基于空氣陰極微生物燃料電池處理含鉻(Ⅵ)廢水的研究.pdf

1、微生物燃料電池(MFC)是一種利用微生物代謝有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生電能的裝置,在微生物電化學(xué)和燃料電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。本文采用傳統(tǒng)的雙室微生物燃料電池為研究對(duì)象,以空氣作為陰極電子受體,分析了一系列非生物因素對(duì)其產(chǎn)電性能的影響,優(yōu)化了MFC產(chǎn)電性能;接著在空氣陰極微生物燃料電池的基礎(chǔ)上,研究MFC處理含鉻廢水時(shí)的產(chǎn)電性能和影響因素。
　　為了優(yōu)化MFC的產(chǎn)電性能,以空氣作為陰極電子受體,通過(guò)改變陽(yáng)極底物、離子交換膜和陰極電子受體等條件,分析

2、其對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響。研究結(jié)果顯示:(1)以乙酸鈉為陽(yáng)極底物時(shí),啟動(dòng)過(guò)程中所用時(shí)間(15天)較少,而以葡萄糖為底物時(shí)產(chǎn)電性能較乙酸鈉作底物時(shí)有所提高,最大開(kāi)路電壓 OCV達(dá)到618(552)mV,最大功率密度為54.39(46.12)mW/m2;(2)陽(yáng)極營(yíng)養(yǎng)液的供給方式也對(duì)產(chǎn)電性能有所影響,連續(xù)式供給時(shí)的MFC獲取的最大功率密度要比序批式供給高出12.33mW/m2;(3)陰極液中性條件下,采用質(zhì)子交換膜(PEM)時(shí)MFC的產(chǎn)電性

3、能最佳,OCV達(dá)654mV,與陽(yáng)離子交換膜(CEM)時(shí)的632mV和陰離子交換膜(AEM)時(shí)的619mV相比略有高,可獲得最大功率密度分別為77.01、66.72和57.18mW/m2,仍是PEM時(shí)最高;(4)陰極分別采用碳布、普通石墨板、光譜純(SPG)石墨板,對(duì)比發(fā)現(xiàn)采用SPG石墨板時(shí)可獲取的OCV為618mV,最大功率密度為72.96mW/m2,都為三者中的最高;(5)對(duì)比空氣、重鉻酸鉀和過(guò)硫酸鈉在酸性條件下作為陰極電子受體時(shí)的產(chǎn)

4、電性能,過(guò)硫酸鈉作陰極電子受體時(shí),雖然 OCV和最大功率密度都為三者最高(分別為1412mV和674.16mW/m2),但是其產(chǎn)電不穩(wěn)定,重鉻酸鉀作陰極電子受體時(shí),OCV達(dá)到1339mV,最大功率密度為568.43mW/m2,較過(guò)硫酸鈉來(lái)說(shuō)都有所降低,但是產(chǎn)電穩(wěn)定高效,是比較理想的電子受體。
　　基于空氣陰極的MFC處理含鉻(Ⅵ)廢水時(shí),pH、六價(jià)鉻初始濃度和曝氣都是六價(jià)鉻去除效率和產(chǎn)電性能的重要影響因素。研究結(jié)論如下:(1)六價(jià)

5、鉻的去除效率和產(chǎn)電性能都隨著pH值的降低而升高,在pH=2時(shí)六價(jià)鉻達(dá)到最佳的處理效果,濃度為50mg/L的六價(jià)鉻經(jīng)過(guò)50h的處理后,去除率達(dá)到100％,同時(shí)能夠獲得最大的功率密度568.42mW/m2;(2)基于最佳的 pH=2,隨著六價(jià)鉻初始濃度的增加,六價(jià)鉻去除所需要的時(shí)間隨之增加,但是所獲得的最大功率密度卻有所增加。當(dāng)初始濃度達(dá)到100mg/L時(shí),可獲取的最大功率密度可達(dá)到705.33mW/m2;(3)通過(guò)曝氮?dú)夂推乜諝獾谋容^,推