降解石油烴污染土壤生物電化學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建.pdf

1、石油是各國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展的重要能源支柱之一，然而在石油的開采、煉制和運(yùn)輸過程中，大量的石油及其制品由于各種途徑進(jìn)入土壤環(huán)境并對生態(tài)系統(tǒng)與人類健康造成嚴(yán)重危害。土壤微生物燃料電池（Microbial fuel cell，MFC）修復(fù)技術(shù)是一種新型的原位土壤修復(fù)技術(shù)，與傳統(tǒng)的土壤修復(fù)方法相比在去除污染物的同時能夠獲取電能。
　　為了提高土壤MFC活性炭空氣陰極片的性能，探究了空氣陰極片的體積密度以及擴(kuò)散層和催化層的壓網(wǎng)順序?qū)﹃帢O片性能

2、的影響?？諝怅帢O片的制作方法為輥壓法，陰極片的集流體為不銹鋼網(wǎng)。由于內(nèi)部電阻的降低和氧還原反應(yīng)活性的提高，體積密度低的空氣陰極片的最大功率密度為2503±61 mW/m2比體積密度高的空氣陰極片的最大功率密度高29％。通過將催化層先壓入不銹鋼網(wǎng)中而制作成的空氣陰極片，其最高的電流交換密度高達(dá)1.26 A/m2，而最低電荷轉(zhuǎn)移電阻降到1.5Ω。通過降低空氣陰極片體積密度和改變催化層和擴(kuò)散層的壓網(wǎng)順序而制成的新型空氣陰極片具有最優(yōu)的性能，其

3、性能的提高主要是通過增加陰極片的孔隙度和活性炭催化層與集流體的接觸面積，進(jìn)而提高了陰極片的傳質(zhì)速率。
　　為了探究土壤MFC系統(tǒng)的構(gòu)型對反應(yīng)器的修復(fù)效果以及產(chǎn)電性能的影響，設(shè)置了水平排布（HA）和垂直排布（VA）兩種不同陽極排布方式的土壤MFC進(jìn)行比較。經(jīng)過135天的運(yùn)行后，HA反應(yīng)器和VA反應(yīng)器中輸出的電荷分別為833 C和762 C。HA反應(yīng)器中總石油烴（TPH）的去除率為12.5％，比VA反應(yīng)器的降解率（8.3％）和開路反應(yīng)

4、器的降解率（6.4％）分別高出50.6％和95.3％。碳指紋分析表明，HA反應(yīng)器中烷烴和多環(huán)芳烴的降解率顯著高于其在VA反應(yīng)器的降解率。HA反應(yīng)器中較低的傳質(zhì)阻力可能是導(dǎo)致其電荷的輸出量大和TPH降解率高的主要原因。反應(yīng)器運(yùn)行結(jié)束后，HA反應(yīng)器中土壤的 pH值從8.26上升到9.12，電導(dǎo)率從1.99 mS/cm下降到1.54 mS/cm，而VA反應(yīng)器中土壤的pH值從8.26上升到8.64，電導(dǎo)率從1.99 mS/cm下降到至1.46