堆砌式自驅動MFC-MEC系統(tǒng)回收多金屬.pdf

1、電鍍廢水通常包含諸如Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)等重金屬離子。傳統(tǒng)處理方法包括物理法、化學法、生物法、電解法等，然而存在占地面積大、出水量大、二次污染等缺點。因此亟需一種有效且經(jīng)濟的方法來去除和回收重金屬離子。
　　生物電化學系統(tǒng)(bioelectrochemical systems，BESs)是一種清潔能源技術，分為微生物燃料電池(microbial fuel cells，MFCs)和微生物電解池(microbial el

2、ectrolysis cells，MECs)。由于Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的標準電極電勢不同，利用Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)作為MFCs陰極電子受體分別構建MFCsCr和MFCsCu，將不同堆砌方式包括單獨MFCsCr、單獨MFCsCu、MFCsCr和MFCsCu串聯(lián)和MFCsCr和MFCsCu并聯(lián)施加到MECs中還原Cd(Ⅱ)。在此耦合系統(tǒng)下，三種金屬同步還原回收，且原位利用MFCsCr和MFCsCu電能，無需能量輸入。

3、　　結果表明:(1)無論單獨還是串并聯(lián)驅動，以碳棒作為MECs陰極電極時，MECs陰極電勢達不到Cd(Ⅱ)的還原電勢(-0.502 V)。以鈦片作為MECs陰極電極時，陰極電勢可以達到Cd(Ⅱ)還原電勢。MFCs串聯(lián)提高輸出電壓，并聯(lián)增大回路電流，Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)還原率分別達到56％、46％和29％。(2) MFCs體積減半，內阻下降，電壓反噬下降，Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)還原分別提高到62％、53％和44％