版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、近年來,微生物燃料電池(MFC)因其自身可將有機(jī)污染物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的特性引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。目前研究的重點(diǎn)集中在產(chǎn)電與污染物去除二方面,雖然有效利用MFC產(chǎn)生的電能,提高污染物凈化效能是MFC研究的重要方向,但由于MFC產(chǎn)電具有的低質(zhì)性(微電壓,微電流),制約了該領(lǐng)域研究的進(jìn)展。本文研究了將MFC和生物膜電極反應(yīng)器(BER)組成耦合系統(tǒng)處理偶氮染料廢水。BER裝置為了保證達(dá)到良好地去除效果需要一定的外加電能,而MFC裝置在降
2、解污染物的同時(shí)產(chǎn)生電能。充分利用這兩個(gè)特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在電能上的自給。同時(shí),將BER作為MFC的前處理環(huán)節(jié),利用耦合系統(tǒng)中BER單元電化學(xué)作用和生物作用提高其出水(即MFC單元進(jìn)水)的可生化性,在促進(jìn)MFC單元對(duì)難降解有機(jī)物的去除效果的同時(shí)提高M(jìn)FC單元的產(chǎn)電效能供給BER單元,最終實(shí)現(xiàn)BER與MFC耦合系統(tǒng)在物質(zhì)和能量上的雙重耦合。
本研究以偶氮染料活性紅X-3B為目標(biāo)降解物,首先研究了不同陰陽極構(gòu)型的BER反應(yīng)器在不同運(yùn)行
3、條件下對(duì)染料X-3B去除效率的影響;其次研究了共基質(zhì)類型、MFC連續(xù)運(yùn)行以及雙陽級(jí)結(jié)構(gòu)MFC反應(yīng)器的產(chǎn)電以及去除特性及影響因素,分析了X-3B在MFC中的降解途徑,最后在上述兩部分的研究經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上分別構(gòu)建了3種不同的BER與MFC耦合系統(tǒng),研究了系統(tǒng)耦合條件,產(chǎn)電與去除效率間的關(guān)系并提出了避免串聯(lián)MFC發(fā)生電極反轉(zhuǎn)的方法,具體結(jié)論如下:
1)為了探究一體BER最優(yōu)的處理效果,同時(shí)作為耦合系統(tǒng)的前期研究,重點(diǎn)研究了不同結(jié)構(gòu)與材料
4、的陰陽極對(duì)BER反應(yīng)器的影響,并對(duì)BER去除X-3B的控制條件進(jìn)行了優(yōu)化,探討了BER中X-3B的降解機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),不同陰極構(gòu)型的BER自身內(nèi)阻的不同導(dǎo)致反應(yīng)器中電流密度出現(xiàn)差異,是影響X-3B去除效率的主要原因。DSA電極因?yàn)槠漭^低的內(nèi)阻得到了更高的電流密度,因此DSA-BER有較好的去除X-3B的效能。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明,在優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件下,當(dāng)進(jìn)水X-3B為200mg/L時(shí),染料去除率達(dá)到75.70%。
2)為了探究
5、實(shí)現(xiàn)三維BER反應(yīng)器最優(yōu)處理效果的條件,以ACF/Ti和ACF/Fe分別為陽極和陰極,同時(shí)陰極填充顆?;钚蕴繕?gòu)建三維BER。研究結(jié)果表明,由于三維BER中填料活性炭表面富集了大量微生物增加了微生物的生物量,同時(shí)在填料活性炭在電流的刺激下可作為第三極直接發(fā)生還原反應(yīng),加之三維BER特有的升流進(jìn)水方式,使得其在X-3B進(jìn)水達(dá)到800mg/L時(shí)依然有73.45%的去除率和較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力。通過UV-Vis、FT-IR和GC-MS分析,可
6、以確定BER中X-3B降解首先是偶氮雙鍵的斷裂,斷裂后產(chǎn)生了苯胺、苯環(huán)類物質(zhì)、三嗪類和萘環(huán)物質(zhì),萘環(huán)和三嗪類物質(zhì)進(jìn)一步被還原降解為烴、醛、酯類物質(zhì),苯胺則部分被降解為苯酚類物質(zhì)。
3)為了提高M(jìn)FC還原降解難降解有機(jī)物的主要反應(yīng)區(qū)域陽極的效能、并研究長(zhǎng)期運(yùn)行以及共基質(zhì)類型對(duì)MFC產(chǎn)電以及去除效率的影響,分別建立了雙陽級(jí)結(jié)構(gòu)MFC、3種不同共基質(zhì)類型的MFC裝置。結(jié)果表明雙陽級(jí)結(jié)構(gòu)MFC在較高進(jìn)水X-3B濃度和較短的HRT情況下
7、均表現(xiàn)出比單陽極結(jié)構(gòu)MFC更好的去除效率,同時(shí)在較短的HRT情況下依然能有較高的電壓輸出。然而,在進(jìn)水X-3B濃度增加到400mg/L以上時(shí),雙陽級(jí)結(jié)構(gòu)MFC活化極化內(nèi)阻的增加導(dǎo)致了系統(tǒng)總內(nèi)阻增加,致使其最大功率密度逐漸下降;長(zhǎng)期運(yùn)行MFC中由于代謝產(chǎn)物的積累導(dǎo)致其內(nèi)阻增加從而產(chǎn)電性能下降,但在共基質(zhì)減少的情況下相比新培養(yǎng)MFC依然有良好的去除效果;共基質(zhì)的類型對(duì)MFC的去除效率影響較小,但對(duì)MFC的產(chǎn)電產(chǎn)生較大的影響。
4)
8、為了保證MFC串聯(lián)后有穩(wěn)定的電流輸出保證耦合系統(tǒng)正常運(yùn)行,研究了兩個(gè)MFC串聯(lián)產(chǎn)電的情況。串聯(lián)后,兩個(gè)MFC反應(yīng)器的輸出電壓存在顯著的差異,但是并沒有出現(xiàn)常見的串聯(lián)MFC電極反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,MFC串聯(lián)之前保證單個(gè)MFC有較大的電流增加了其電流容量,在MFC串聯(lián)后保證其電流小于臨界電流密度是最終沒有發(fā)生電極反轉(zhuǎn)的原因。因此,在MFC串聯(lián)之前單個(gè)MFC連接較小的外阻進(jìn)行馴化能有效地防止MFC串聯(lián)時(shí)電極反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。
5)為了研究一體B
9、ER與串聯(lián)MFC耦合系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及系統(tǒng)的去除效率,本文構(gòu)建了一體BER與串聯(lián)MFC耦合系統(tǒng),研究了物質(zhì)和能量匹配下耦合系統(tǒng)對(duì)X-3B的去除情況。耦合系統(tǒng)中輸出電壓基本保持在0.72~0.95V內(nèi),電流在0.2mA左右。系統(tǒng)最大功率密度可達(dá)0.257W/m3,系統(tǒng)內(nèi)阻為1279.50Ω。耦合系統(tǒng)中BER和MFC單元相比未耦合的對(duì)照組分別提高了14.90%和14.97%,耦合系統(tǒng)X-3B總平均去除率相比未耦合提高了29.87%。同時(shí)通過
10、改變耦合系統(tǒng)中的電流發(fā)現(xiàn)電流大小影響了BER單元的去除效率,這與本文第1)部分研究結(jié)論一致。
6)為了研究實(shí)現(xiàn)一體BER與單個(gè)MFC耦合的條件及耦合系統(tǒng)的去除效能,構(gòu)建了一體BER與單個(gè)MFC耦合系統(tǒng)。結(jié)果表明,一體BER與單個(gè)MFC耦合系統(tǒng)對(duì)X-3B的總?cè)コ逝c一體BER與串聯(lián)MFC耦合系統(tǒng)基本一致,但擁有更高的最大功率密度,這主要?dú)w功于該耦合系統(tǒng)自身內(nèi)阻較小并且沒有電子跨單體電池流動(dòng)造成的損耗。BER單元作為前處理單元可以
11、將大分子難降解有機(jī)物降解成結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的有機(jī)物,保證了MFC單元減少共基質(zhì)投加量時(shí)依然能保持良好的產(chǎn)電和去除效率。耦合系統(tǒng)中輸出總電壓較為穩(wěn)定基本保持在0.24~0.32V內(nèi),電流在0.66~0.72mA之內(nèi),系統(tǒng)最大功率密度可達(dá)1.052W/m3,系統(tǒng)內(nèi)阻為220.69Ω。耦合系統(tǒng)中BER和MFC單元對(duì)X-3B去除貢獻(xiàn)率分別為50.05%和46.02%,X-3B的總平均去除率為96.07%。
7)為了研究三維BER與單個(gè)MF
12、C耦合系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及耦合系統(tǒng)的去除效能,構(gòu)建了三維BER與單個(gè)MFC耦合系統(tǒng)。耦合系統(tǒng)在X-3B的濃度為500mg/L時(shí)輸出電壓穩(wěn)定在0.45V左右,電流穩(wěn)定在0.4mA。研究結(jié)果表明在進(jìn)水濃度較低時(shí)耦合系統(tǒng)對(duì)X-3B的最終去除率僅僅比對(duì)照組提高了7.91%,而在進(jìn)水濃度較高時(shí)則有34.08%的提高,同時(shí)發(fā)現(xiàn)三維BER與單個(gè)MFC耦合系統(tǒng)對(duì)去除較高濃度的X-3B具有優(yōu)勢(shì)。
8)結(jié)合紫外-可見光譜,傅立葉紅外光譜以及GC-M
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 不同電極材料電—生物耦合技術(shù)降解偶氮染料廢水對(duì)比研究.pdf
- 電-膜耦合處理染料廢水的試驗(yàn)研究.pdf
- 活性污泥法對(duì)印染廢水中典型染料的去除機(jī)理研究.pdf
- 電-生物耦合技術(shù)對(duì)難降解有機(jī)物的去除效能的研究.pdf
- Fe-C內(nèi)電解法對(duì)活性染料廢水去除效果的研究及機(jī)理分析.pdf
- 電—厭氧微生物耦合體系降解廢水中菲的特性研究.pdf
- 電絮凝過程處理染料廢水工藝及其機(jī)理的研究.pdf
- 液膜技術(shù)處理染料廢水的工藝及機(jī)理研究.pdf
- 電分析技術(shù)對(duì)微生物處理重金屬廢水的特性研究.pdf
- 生物沸石去除制革廢水中氨氮的機(jī)理研究.pdf
- 生物淋濾與生物沉淀耦合去除污染土壤中重金屬的工藝及機(jī)理.pdf
- 多孔材料吸附去除染料廢水中有機(jī)染料的研究.pdf
- 廢水中Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)處理技術(shù)及其污染去除機(jī)理.pdf
- “磁性海泡石-好氧微生物”耦合體系處理苯酚-鉻復(fù)合廢水的特性及機(jī)理研究.pdf
- 氧化-絮凝耦合工藝處理染料廢水的研究.pdf
- 幾種染料對(duì)水生生物毒性及機(jī)理研究.pdf
- 染料廢水的微生物凈化技術(shù)研究.pdf
- 染料廢水的處理技術(shù)
- 染料廢水及其剩余污泥中AOX的去除研究.pdf
- 改性沸石去除偶氮染料廢水的試驗(yàn)研究.pdf
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論