Fe0-TiO2耦合微生物產(chǎn)電系統(tǒng)污染控制研究.pdf

1、本論文首先利用化學(xué)還原沉積法制備了納米級的Fe0/TiO2復(fù)合催化劑粉末，再用硅溶膠將催化劑粉末涂覆在不銹鋼網(wǎng)上獲得電極，將其作為陰極，創(chuàng)新性地構(gòu)建了新型微生物燃料電池與光電催化系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在無光條件下也具有很好的去除水中污染物的性能。以亞甲基藍(lán)(20 mg/L)和四環(huán)素溶液(100 mg/L)作為待處理實(shí)驗(yàn)溶液，對比研究了光催化(PC)系統(tǒng)、光電催化(PEC)系統(tǒng)和新型耦合系統(tǒng)(MFC-PEC/EC)對模擬污染物的處理效果，

2、并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的對比。實(shí)驗(yàn)研究得出以下結(jié)論:
　　(1)所制備的不同鐵復(fù)合比例的系列鐵復(fù)合二氧化鈦催化劑中(0.1％ Fe0/TiO2，0.5％Fe0/TiO2，1％ Fe0/TiO2，3％Fe0/TiO2，5％ Fe0/TiO2)，1wt％ Fe0/TiO2復(fù)合催化劑粉末催化去除污染物性能最佳，將其涂覆在不銹鋼網(wǎng)上制備成電極，對于初試濃度20mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，PC反應(yīng)速率較慢，6小時可以去除70.52％的亞甲基藍(lán);PEC反

3、應(yīng)6小時后，可以去除78.62％的亞甲基藍(lán)。
　　(2)在MFC-PEC/EC耦合系統(tǒng)中，使用涂覆有1wt％Fe0/TiO2的不銹鋼網(wǎng)為陰極，在陰極室降解亞甲基藍(lán)的情況是:反應(yīng)120分鐘后，陽極室中加入54 g生物量時，耦合系統(tǒng)處理亞甲基藍(lán)溶液的效果最佳，去除率為93.57％;耦合系統(tǒng)對濃度為20 mg/L亞甲基藍(lán)的去除效果一直優(yōu)于對濃度為40 mg/L亞甲基藍(lán)去除效果;溶液pH為5.26條件下，耦合系統(tǒng)對亞甲基藍(lán)的去除效果最好(

4、94.84％)。當(dāng)耦合系統(tǒng)使用涂覆有Fe0/TiO2的不銹鋼網(wǎng)為電極時，有光條件下，亞甲基藍(lán)的處理效果最佳。利用自旋捕集技術(shù)(ESR)測定耦合系統(tǒng)處理亞甲基藍(lán)的過程中自由基。在有光或者無光條件下，該系統(tǒng)反應(yīng)過程都有·OH產(chǎn)生。
　　(3)耦合系統(tǒng)在處理亞甲基藍(lán)過程中產(chǎn)生電壓的整體趨勢是:先下降后上升，最后穩(wěn)定在一個數(shù)值。當(dāng)陰極室的電極為涂有所制備催化劑的不銹鋼網(wǎng)且有光照時，系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓最大，穩(wěn)定電壓達(dá)0.098 V，功率密度達(dá)1