光電催化-電極生物膜體系構(gòu)建及其環(huán)境應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，環(huán)境污染和能源短缺已成為制約社會發(fā)展的重要因素。本文自行設(shè)計(jì)了集成光催化法、電催化法和生物膜法的反應(yīng)器，著重研究其在廢水脫氮和還原溶于水中的二氧化碳為甲烷方面的應(yīng)用，致力于解決環(huán)境污染和能源短缺問題。
　　1.光催化-電極生物膜體系:將光催化法和電極生物膜法結(jié)合，利用可見光照射陽極來催化NH4+-N氧化為N2、NO3--N和NO2--N，陰極自養(yǎng)反硝化生物膜將水中或陽極生成的NO3--N和NO2--N還原為N2，實(shí)現(xiàn)對水中

2、無機(jī)氮污染物的同步去除。
　　本部分利用AgI/TiO2-NTs陽極和自養(yǎng)反硝化生物膜陰極構(gòu)建了光催化-電極生物膜反應(yīng)器，考察了反應(yīng)器在不同外加電壓和pH值條件下對NH4+-N、NO3--N和NO2--N去除效率的影響。在最佳運(yùn)行條件下（可見光照射，外加電壓3V和pH值為8），NH4+-N12 h的去除率比無光照時提升了3倍，達(dá)到71.1％;NO3--N的濃度從20 mg/L下降為5.7 mg/L，去除率為74％; NO2--N的

3、積累量為0.6 mg/L，僅為其他條件下的50％;總氮的最大去除率達(dá)到89.6％左右。反應(yīng)器表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，AgI/TiO2-NTs陽極在循環(huán)使用5次后對NH4+-N去除率仍能維持在70％左右;過程中生物膜生長良好，反硝化作用穩(wěn)定，生物脫氫酶活性維持在13.0μg/(mL·h)左右，沒有出現(xiàn)下降趨勢。
　　2.電催化-改性電極生物膜體系:將電催化法和電極生物膜法結(jié)合，利用厭氧生物膜將溶解于水中的CO2還原為CH4，利用電極體系

4、為生物膜還原CO2提供充足的電子促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對CO2的回收、利用。
　　本部分利用改性碳布電極和厭氧顆粒污泥構(gòu)建了電催化-電極生物膜反應(yīng)器，使用Cu改性生物膜電極的反應(yīng)器10天的CH4積累濃度達(dá)到了14 mmol/L左右，使用Fe改性生物膜電極的反應(yīng)器10天的CH4積累濃度為7 mmol/L左右，均明顯高于使用普通生物膜陰極反應(yīng)器的CH4積累濃度。體系運(yùn)行穩(wěn)定，使用Cu改性生物膜陰極的反應(yīng)器中對CO2還原率為15％（12％C