生物電化學(xué)系統(tǒng)處理偶氮染料廢水的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、生物電化學(xué)系統(tǒng)(BES)包括微生物燃料電池和微生物電解池，該方法綜合了生物法，電解電離以及電化學(xué)氧化/還原的優(yōu)點(diǎn)，是一種既節(jié)能環(huán)保又能高效處理廢水的技術(shù)。
　　 本文以甲基橙(MO)為目標(biāo)物，構(gòu)建了三種生物電化學(xué)系統(tǒng)。研究了雙室生物電化學(xué)系統(tǒng)陰極還原甲基橙、非均相生物電Fenton系統(tǒng)陰極氧化甲基橙脫色、單室生物電化學(xué)系統(tǒng)降解甲基橙脫色的可行性，并對(duì)三種BES的脫色效率與產(chǎn)電性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，以甲基橙為陰極電子受體的雙室

2、BES系統(tǒng)中，在初始濃度為100mg/L時(shí)，10h時(shí)甲基橙的脫色率為78.85％，25h時(shí)脫色率為96.76%，BES的最大功率密度為3.4W/m3。當(dāng)外加電壓后，BES對(duì)甲基橙的脫色速率明顯提高，當(dāng)外加電壓為0.7V時(shí)，10h內(nèi)甲基橙脫色率增加到92.2%，BES的能耗僅為0.879kWh/molMO。在非均相生物電Fenton系統(tǒng)中，鐵源的不同加入方式對(duì)BES的產(chǎn)電性能及廢水處理效果影響較大。向陰極室投加FeOOH的實(shí)驗(yàn)中，在初始濃

3、度為25mg/L時(shí)，最大功率密度為3.96 W/m3，10h時(shí)甲基橙的脫色率為84.77%。而同樣條件下陰極涂覆FeOOH實(shí)驗(yàn)中，最大功率密度為5.15W/m3，10h時(shí)甲基橙的脫色率為96.5%。外加0，2V電壓，在初始濃度為100mg/L時(shí)，10h脫色率為96.6%。無(wú)膜的單室空氣陰極BES進(jìn)一步提高了甲基橙的脫色效率和產(chǎn)電性能。在甲基橙初始濃度為100mg/L，以葡萄糖(2000mg/L)為共基質(zhì)，最大功率密度為11.78W/m3

4、，在6h時(shí)甲基橙的脫色率為94.74%；而以甲基橙為單基質(zhì)時(shí)，甲基橙進(jìn)水濃度為100mg/L，最大功率密度為6.56 W/m3，9h時(shí)脫色率為86.72%，平均電流密度為13.82 A/m3；結(jié)果表明，額外添加碳源有利于甲基橙的脫色。本研究利用生物電化學(xué)系統(tǒng)(BES)成功的實(shí)現(xiàn)了降解甲基橙的同時(shí)產(chǎn)電。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種生物電化學(xué)系統(tǒng)對(duì)于甲基橙的脫色效果順序?yàn)椋簾o(wú)膜單室空氣陰極BES>非均相生物電Fenton法>BES陰極還原甲基橙。當(dāng)B