同步廢水處理及產(chǎn)能的微生物燃料電池.pdf

1、微生物燃料電池(MFC)作為一種新型的廢水處理技術(shù)，可以在處理廢水的同時(shí)回收電能。本研究采用雙室微生物燃料(DMFC)和上流式單室微生物燃料電池(USMFC)對(duì)電池性能的影響因素和廢水處理效果進(jìn)行了研究，并對(duì)USMFC在啤酒廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。 研究以石墨板為陰極，泡沫鎳為陽極構(gòu)建了雙室微生物燃料電池(DMFC)，考察了鐵氰化鉀和過氧化氫作為陰極電子受體時(shí)各影響因素對(duì)電池性能的影響。研究結(jié)果表明：在一定濃度范圍內(nèi)，增

2、加陰極電子受體濃度，有利于提高電池的開路電壓和輸出功率；pH值減小，電池的輸出功率增大，內(nèi)阻減小。鐵氰化鉀濃度為10000mg/L，pH值為7時(shí)，DMFC的開路電壓為721mV，最大輸出功率為4061mW/m3，內(nèi)阻為151Ω。過氧化氫濃度為1000mg/L、pH值為2時(shí)，DMFC的開路電壓為942mV，最大輸出功率為6778mW/m3，內(nèi)阻為192Ω。 以空氣電極為陰極，顆粒活性炭為陽極構(gòu)建了上流式單室微生物燃料電池(USMF

3、C)。在連續(xù)運(yùn)行條件下研究了電解質(zhì)(KCl)濃度、葡萄糖濃度和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)電池性能(開路電壓、輸出功率和內(nèi)阻)和廢水處理效果的影響。研究表明：電池的性能隨著電解質(zhì)投加量的增加和葡萄糖濃度的增大而逐漸提高；葡萄糖濃度和輸出功率之間的關(guān)系可用Monod方程形式描述，其中半飽和常數(shù)為110mg/L，最大輸出功率為21585mW/m3；在一定范圍內(nèi)增大水力停留時(shí)間可同時(shí)提高電池的性能和COD的去除率。葡萄糖模擬廢水濃度為850mg/

4、L，HRT為8h條件下，USMFC的最大輸出電壓為0.915V，最大輸出功率為44.3 W/m3，COD去除率為45％。對(duì)USMFC降解廢水的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的初步研究表明：廢水中有機(jī)物的降解符合表觀擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 USMFC應(yīng)用于啤酒廢水處理的實(shí)驗(yàn)研究表明：負(fù)載電阻越小，庫(kù)倫效率和COD去除量越高：可用Monod方程形式描述啤酒廢水濃度與電池最大輸出功率之間的關(guān)系，其半飽和常數(shù)為286mg/L，最大輸出功率為15473mW/m