共基質(zhì)型微生物燃料降解甲基橙的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文通過構(gòu)建共基質(zhì)型微生物燃料電池(microbial fuel cell，MFC)在陽極室降解甲基橙，研究甲基橙的降解途徑和中間產(chǎn)物，重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)行過程中陽極的關(guān)鍵條件與參數(shù)對甲基橙脫色和產(chǎn)電特性的影響。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將非生物陰極更換為生物陰極，分析其用于同步降解硝酸鹽和甲基橙的可行性。主要結(jié)論如下:
　　本研究構(gòu)建的MFC，以甲基橙和葡萄糖的混合基質(zhì)為燃料，最大輸出電壓為0.51 V，甲基橙脫色率能高達(dá)96.38％。對脫色液

2、進(jìn)行液相色譜-質(zhì)譜(liquidchromatograph mass spectrometer, LC-MS)檢測，得出主要中間產(chǎn)物為對氨基苯磺酸和氮氮二甲基對苯二胺。
　　本研究探討了陽極的關(guān)鍵參數(shù)對MFC的甲基橙脫色以及產(chǎn)電性能的影響。結(jié)果顯示低濃度(100-300 mg/L)的甲基橙對MFC的電壓輸出影響不大，微生物對低濃度甲基橙存在一定程度的耐受性;當(dāng)甲基橙初始濃度為300 mg/L，得出最佳共基質(zhì)濃度為500 mg/L，

3、用以滿足甲基橙的脫色以及微生物的生長需求;pH可以影響微生物的活性從而會改變甲基橙的脫色性能，當(dāng)陽極液的pH為6.80時(shí)，微生物的代謝作用最強(qiáng)，故MFC的脫色效果最佳，脫色率在12h已經(jīng)超過了90.00％，化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand，COD)去除率達(dá)到57.25％;外接電阻較低會加快電子的傳遞，同時(shí)甲基橙脫色率和COD去除率能達(dá)到較高的水平;高溫對MFC系統(tǒng)的脫色和產(chǎn)電性能產(chǎn)生明顯的影響，當(dāng)運(yùn)行溫度為35℃

4、時(shí)，MFC的產(chǎn)電和脫色效果最好;MFC脫色甲基橙主要是依靠陽極表面附著的微生物的新陳代謝，但是一定量的懸浮污泥不僅能增加輸出電壓，還能提高甲基橙的脫色率和COD的去除率。
　　當(dāng)初期構(gòu)建的共基質(zhì)型MFC的各性能處于穩(wěn)定狀態(tài)后，改為還原硝酸鹽的共基質(zhì)型生物陰極MFC，并得到以下結(jié)果:當(dāng)陰極硝酸鹽濃度為50 mg/L時(shí)，該生物陰極MFC的平均的反硝化速率能達(dá)到2.015 mg/(L·d)，最高輸出電壓為0.3 V，反應(yīng)48 h甲基橙脫