人工濕地型微生物燃料電池對(duì)難降解有機(jī)物的去除特性研究.pdf

1、本研究以人工濕地型微生物燃料電池復(fù)合系統(tǒng)(CW-MFC)為研究載體，以偶氮染料活性艷紅X-3B為目標(biāo)污染物，在課題組前期研究基礎(chǔ)上，以提高CW-MFC對(duì)難降解有機(jī)物的去除能力，并提高產(chǎn)電為目的。研究了共基質(zhì)和緩沖溶液濃度對(duì)CW-MFC性能的影響;研究了濕地基質(zhì)在CW-MFC同步降解偶氮染料并產(chǎn)電中發(fā)揮的作用及影響;研究了電極面積及間距對(duì)CW-MFC性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　選取葡萄糖、乙酸鈉及淀粉作為CW-MF

2、C降解X-3B的共基質(zhì)，研究了不同共基質(zhì)對(duì)CW-MFC性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以葡萄糖為共基質(zhì)的CW-MFC對(duì)X-3B的去除及產(chǎn)電性能均優(yōu)于乙酸鈉和淀粉實(shí)驗(yàn)組。CW-MFC中投加不同共基質(zhì)，不僅影響對(duì)偶氮染料的去除，且對(duì)中間產(chǎn)物的進(jìn)一步降解有顯著影響，并通過對(duì)陽(yáng)極微生物的作用影響了系統(tǒng)的產(chǎn)電性能。
　　選取4種不同緩沖液濃度:5 mM～200 mM，研究緩沖液濃度對(duì)CW-MFC性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)增大緩沖液濃度，能

3、夠加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，促進(jìn)質(zhì)子的傳遞，提高CW-MFC對(duì)X-3B的去除以及產(chǎn)電性能，但緩沖液濃度過高會(huì)影響到微生物活性，使CW-MFC性能下降。
　　選取5種濕地基質(zhì)，研究了基質(zhì)的材料、粒徑及孔隙率對(duì)CW-MFC性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基質(zhì)材料表面越粗糙，微生物的粘附性能越強(qiáng)，而基質(zhì)粒徑及孔隙率越小，微生物附著面積越大，越有利于基質(zhì)中微生物生長(zhǎng)，促進(jìn)基質(zhì)層對(duì)X-3B的降解，提高CW-MFC的降解性能;但基質(zhì)中微生物量大會(huì)導(dǎo)致共基質(zhì)消

4、耗過快，陰陽(yáng)極微生物營(yíng)養(yǎng)不足，系統(tǒng)產(chǎn)電性能下降。此外，系統(tǒng)中的傳質(zhì)阻力隨著基質(zhì)粒徑及孔隙率的增大而減小，有利于產(chǎn)電性能的提高。
　　設(shè)置4個(gè)不同陰極面積，研究陰極面積對(duì)于CW-MFC性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著陰極面積的增大，CW-MFC的去除能力先升高后降低，當(dāng)陰陽(yáng)極面積比為1.9時(shí)，取得了最佳的X-3B去除效果，去除率為99.41％。CW-MFC的產(chǎn)電性能隨著陰極面積的增大而提高，增長(zhǎng)的幅度逐漸趨緩，在陰極面積最大時(shí)，獲得最佳