下流式微生物燃料電池及微生物脫氮電池的研究.pdf

1、微生物燃料電池是指借助微生物的催化作用直接將燃料(如有機酸、糖類等)的化學能轉換為電能的裝置,它不僅可以直接將水中或者污泥中的有機物降解,而且同時可以將有機物在微生物代謝過程中產生的電子轉化成電流,在處理廢水的同時輸出電能。微生物燃料電池具有能量轉化效率高、操作條件溫和、無需輸入較大能量等優(yōu)點,是一種可再生清潔能源。本文構建了一種結構簡單,操作方便的新型下流式空氣陰極微生物燃料電池,使其達到在處理廢水的同時又能產電的雙重效果,較之傳統(tǒng)的

2、上流式微生物燃料電池,不僅裝置簡單,操作方便,而且產電更高。本文還開展了微生物脫氮電池的研究,利用微生物脫鹽電池的原理去除廢水中的氨氮,達到同時產能并脫氮的目的。主要內容與結果如下：
　　 ⑴構建了一種新型的無膜空氣陰極微生物燃料電池,廢水直接加入到水平置于微生物燃料電池頂部的陰極板上,空氣中的氧氣能很好地被直接利用。實驗結果表明,營養(yǎng)液的初始DO濃度對產電幾乎沒有任何影響,初始COD濃度與產電有著很好的飽和型關系；當進液COD

3、為3500mg,／L,流速為4.0mL,／min的時候,下流式微生物燃料電池能產出37.4mW／m2的最大功率密度,并進一步研究了啤酒廢水的產電情況。此種下流式微生物燃料電池無需在陰極區(qū)曝氣,使得裝置簡單可靠,操作方便靈敏,且具有相對較高的電能輸出,同時使用了價格便宜的平板石墨裸電極作為電極材料,因而易于放大,且有望實際應用。
　　 ⑵構建了一種新型的微生物脫氮電池,在處理廢水和產能的同時去除廢水中的氨氮。實驗結果表明,微生物脫

4、氮電池能夠在脫氮的同時產生穩(wěn)定的電流。在微生物脫氮電池的啟動階段,脫氮時間隨著電壓的升高而減小,當電壓升高到450mV左右,脫氮時間縮減到46h,氨氮去除率達到95.15％,但是隨著電壓進一步的上升到550mV,脫氮時間并沒有進一步的縮短,氨氮去除率略有上升,達到97.09％,電荷轉移效率基本維持在100±5％左右的較高水平,剩余氨氮濃度約為5mg／L；陰極面積的增大能夠縮短脫氮的時間,然而陰極液的pH值并沒有對微生物脫氮電池的脫氮時間