微生物脫鹽燃料電池用于鹽水淡化的工藝研究.pdf

1、微生物脫鹽燃料電池(Microbialdesalinationcells,MDCs)是一項新的、不需要能量輸入的用于苦咸水或海水的淡化技術(shù)。該技術(shù)是在微生物燃料電池(Microbialfuelcells,MFCs)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,在微生物燃料電池兩室構(gòu)型的基礎(chǔ)上通過添加脫鹽室使其具有海水淡化的作用。本課題以研究對含鹽水高效率淡化處理為目的,通過對微生物脫鹽燃料電池運行影響因素的分析,對其構(gòu)型和運行條件進行優(yōu)化,提高該工藝對含鹽水

2、淡化速率,同時將MDC與電容去離子技術(shù)(Capacitivedeionization,CDI)進行組合,使新的組合工藝能夠在無需外加能源的條件下高效地實現(xiàn)鹽水深度脫鹽處理。
　　本實驗對微生物脫鹽燃料電池的研究主要從反應(yīng)器啟動方式、電極形式、陽極液進水條件和脫鹽室體積大小等方面進行,對影響微生物脫鹽燃料電池脫鹽效果的因素進行分析,并對比連續(xù)流運行條件與間歇式運行條件下反應(yīng)器對鹽水的淡化效果。實驗采用3室MDC,鐵氰化鉀陰極液,在連

3、續(xù)流運行條件下,當(dāng)鹽水水力停留時間為5天,陽極液水力停留時間為8.3h時,平均脫鹽效率為76.2％,平均脫鹽速率為8.8mg/h,產(chǎn)生的電壓在500～600mV之間,消耗的陽極液體積與脫鹽室體積比為14:1。間歇式運行條件下,平均脫鹽效率為46.6%,平均脫鹽速率為5.4mg/h,產(chǎn)生的電壓在一個換水周期內(nèi)從600mV降到40mV,消耗的陽極液體積與脫鹽室體積比為5:1?？梢?連續(xù)流運行條件下MDC脫鹽效率是遠高于間歇式運行條件,運行穩(wěn)

4、定性好,但是消耗的鹽水體積較間歇運行多。通過鹽水濃度的實驗研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)脫鹽室鹽水濃度降低至10g/L以下時,反應(yīng)器的產(chǎn)水率下降,使用MDC對低濃度鹽水脫鹽效率差。
　　針對MDC對低濃度鹽水淡化過程中存在的這一問題,并結(jié)合CDI脫鹽技術(shù)對低濃度鹽水淡化的效率較高的特點,本研究考慮利用CDI與MDC工藝進行耦合,并對CDI工藝條件進行了優(yōu)化研究。實驗結(jié)果表明先使用MDC對高濃度鹽水進行淡化,當(dāng)鹽水濃度降低到10g/L左右的時候,使用