耦合MBR-MFC導(dǎo)電膜電極及其作用研究.pdf

1、在過去的幾十年里，膜生物反應(yīng)器(MBR)已經(jīng)獲得了世界范圍的關(guān)注和流行，因?yàn)樗哂懈叩奶幚硇?，低的污泥產(chǎn)量及好的出水水質(zhì)。然而，在它更加廣泛應(yīng)用之前，仍有一些問題需要解決，比如昂貴的膜材料，嚴(yán)重的膜污染以及由于曝氣造成的高能量消耗。
　　微生物燃料電池(MFCs)已經(jīng)成為從廢水中回收能量的一個(gè)有應(yīng)用前景的技術(shù)。在過去的幾十年里，MFCs的構(gòu)型及產(chǎn)電已經(jīng)有了很好的進(jìn)步。然而，對于廢水處理來說，由于受限制的生物停留時(shí)間，MFCs陽極

2、的出水水質(zhì)一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，其對廢水的處理效率較低，這就需要額外的操作費(fèi)用進(jìn)行進(jìn)一步處理。MBR與MFC的結(jié)合是一個(gè)很吸引人的選擇，主要是因?yàn)?MBR可以靠提高COD(Chemicaloxygendemand)去除效率來克服MFC的不足，而MFC可以通過自身產(chǎn)電來減弱膜污染，同時(shí)可以依靠自身產(chǎn)電來部分抵消在MBR中因?yàn)槠貧夂瓦^濾而產(chǎn)生的成本并降低用于運(yùn)行的曝氣能耗。
　　本論文設(shè)計(jì)和研究了未使用任何貴金屬催化劑的、構(gòu)型簡單的MB

3、R-MFC系統(tǒng)，用于廢水處理和能量回收。制備了一種低成本的導(dǎo)電聚酯濾布，在所設(shè)計(jì)MBR-MFC系統(tǒng)中作為陰極和陽極，聚酯濾布經(jīng)原位反應(yīng)形成摻雜植酸的聚苯胺(PANi-PA)改性膜。而且對石墨烯改性導(dǎo)電膜的制備進(jìn)行了研究，通過涂覆石墨烯(Gr)和摻雜植酸(PA)的聚苯胺(PANi)得到Gr/PANi-PA改性膜，有很好的導(dǎo)電性和更高的抗污染性能，它的電阻比摻雜鹽酸的聚苯胺(PANi-HA)其改性膜低93％，比摻雜植酸的聚苯胺(PANi-P

4、A)改性膜低13％?？焖龠^濾結(jié)果顯示，擁有更高導(dǎo)電性的改性膜有更好的抗污染性能，并在t/V-V曲線（采用經(jīng)典濾餅層過濾模型）擁有更小的斜率。施加0.2V/cm電場，Gr/PANi-PA改性膜的短期的滲透出水的累計(jì)體積增長了58％，而對于PANi-PA改性膜增長了僅僅10％。
　　在MBR-MFC系統(tǒng)中，在500Ω的外電阻下，PANi-PA改性膜作為陰極，石墨顆粒作為陽極，進(jìn)行處理污水測試，獲得了最大的功率密度為44.80mW/m2