微生物燃料電池對土壤重金屬的去除效能研究.pdf

1、本研究充分利用了土壤在結(jié)構(gòu)上易形成微生物燃料電池(MFC)的有利條件，和重金屬在電場作用下會發(fā)生遷移的特點，將MFC建立在土壤環(huán)境中，構(gòu)建新型的土壤微生物燃料電池（土壤MFC）。利用土壤MFC所產(chǎn)生的微電場，通過其產(chǎn)電機制與重金屬可遷移性的耦合，實現(xiàn)對土壤中重金屬的去除。
　　本課題以重金屬Cu為目標污染物，研究了EDTA-Na2、檸檬酸鈉、檸檬酸、皂素在不同濃度、不同pH、不同水土比的條件下對土壤中Cu脫附效率的影響以確定土壤中

2、Cu的最佳脫附條件。在此基礎上研究加入EDTA-Na2與不加EDTA-Na2對微生物燃料電池的產(chǎn)電及重金屬銅去除效率的影響。考察了土壤微生物燃料電池在不同外阻、不同電極間距、不同土壤pH下對電池產(chǎn)電性能及對Cu的去除效率的影響。結(jié)果表明:
　　(1)確定了濃度為20g/L，pH為7的EDTA-Na2為重金屬銅的最佳脫附條件。在此條件下構(gòu)建了水土比為40％的土壤MFC，在70天的實驗周期內(nèi)形成5個產(chǎn)電周期，添加EDTA-Na2的土壤

3、MFC的最大電壓為365mV，系統(tǒng)內(nèi)阻約為941.66Ω;未添加EDTA-Na2的土壤MFC的最大電壓為279mV，系統(tǒng)內(nèi)阻約為1014.6Ω。說明EDTA-Na2的加入提高了土壤MFC的產(chǎn)電電壓，降低了土壤MFC的內(nèi)阻。
　　(2)土壤MFC中的水溶態(tài)銅的含量隨運行時間而減少，即遷移出土壤的銅隨運行時間而增加。實驗結(jié)束時，加入EDTA-Na2脫附劑的閉路土壤MFC對銅的去除率23.62％，高于加入EDTA-Na2脫附劑的斷路土壤

4、MFC的6.17％及不加EDTA-Na2脫附劑的閉路土壤MFC的8.67％。結(jié)果反映了土壤MFC中EDTA-Na2的引入和產(chǎn)電效應對銅去除效能的影響和促進作用。修復后的閉路土壤MFC從陽極到陰極pH逐漸增大，陽極pH大約為7.0，陰極pH大約為8.3，而斷路土壤MFC的各段pH相差不大，大約為7.5。
　　(3)隨著外接電阻值的減小，系統(tǒng)輸出電壓減小，電流增大。在長期運行的土壤MFC中，外接電阻越接近電池內(nèi)阻，其可獲得的功率密度越

5、大，土壤中Cu的去除率與輸出電壓呈正相關(guān)關(guān)系;在100mm-80mm范圍內(nèi)，縮小電極間距可提高土壤MFC產(chǎn)電性能，超出此范圍繼續(xù)縮小間距反而不利于土壤MFC產(chǎn)電。土壤MFC隨電極間距的減小，內(nèi)阻逐漸減小。銅的去除率受輸出電壓和電極間距的雙重影響。陰陽極間距越長，遷移路徑延長，重金屬去除率降低。初始營養(yǎng)液pH為7的土壤MFC產(chǎn)生的電壓最高，初始營養(yǎng)液pH為3的土壤MFC產(chǎn)生的電壓最低。土壤MFC在初始營養(yǎng)液pH為3時，內(nèi)阻最大，其他三組土