微生物燃料電池處理苯胺廢水的產(chǎn)電特性研究.pdf

1、隨著全世界范圍內(nèi)環(huán)境污染和能源緊缺日益加劇，新能源的開發(fā)和利用技術(shù)成為環(huán)境工程領(lǐng)域研究的一個重要的方向。微生物燃料電池(Microbial fuel cell，MFC)是一種利用微生物作為催化劑，將廢水中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。是一種全新的生物處理廢水技術(shù)，其獨特的產(chǎn)能方式為實現(xiàn)解決能源危機和水污染問題提供新的思路。
　　 本研究自制雙室微生物燃料電池裝置，電池主體采用圓柱型，氣密性良好、操作方便。微生物燃料電池工作時放到

2、本實驗室自制的MFC控溫裝置內(nèi)控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度可控制在15℃～50℃。利用自制雙室微生物燃料電池，分別以葡萄糖和乙酸鈉為底物啟動MFC，研究不同底物下MFC的產(chǎn)電特性及對有機物的去除效果。乙酸鈉為底物MFC最大輸出功率較葡萄糖為底物的MFC提高了33％，COD去除率提高了10.7％。陽極底物的COD濃度從1000 mg·L-1升至1500 mg·L-1時，輸出功率密度增大了20％，當COD濃度從1500 mg·L-1升至2500

3、mg·L-1時，輸出功率密度只增大了4％左右。溫度從15℃上升至25℃時，輸出功提高了27.7％，25℃升至35℃時輸出功率密度提高了54％，本實驗構(gòu)建的MFC在35℃時產(chǎn)電性能及對污水的處理效果是最好的。空氣作為陰極時最大輸出功率密度較鐵氰化鉀作為陰極時低147％，表明液態(tài)陰極電子受體的產(chǎn)電性能要優(yōu)于氣態(tài)電子受體。
　　 本研究利用自制雙室微生物燃料電池處理模擬苯胺廢水。以葡萄糖成功啟動的MFC，當苯胺初始濃度為500mg·L

4、-1，葡萄糖的濃度分別為500、300、100 mg·L-1時，最大輸出功率密度為205、180、169 mW·m-2，以500mg·L-1苯胺為單一燃料時，最大輸出功率密度為87mW·m-2，苯胺的降解率為74％。苯胺和葡萄糖在不同濃度配比下，苯胺的降解率均在71％以上，COD的降解率在73％以上。以乙酸鈉成功啟動的MFC，苯胺的濃度保持500mg·L-1不變，乙酸鈉的濃度分別為700、400、100mg·L-1時，最大輸出功率密度為

5、231 mW·m-2、207 mW·m-2、189 mW·m-2，以500mg·L-1苯胺為單一燃料時，最大輸出功率密度為124mW·m-2，苯胺的去除率為87％。苯胺和乙酸鈉無論在任何配比下，苯胺的降解率都能達到84％以上，COD的去除率達到88％以上。以乙酸鈉和苯胺為底物，MFC的輸出功率密度較葡糖和苯胺為底物的MFC提高12％以上，COD去除率和苯胺去除率提高了約14％和16％以上，苯胺作為單一燃料時，輸出功率密度提高42％，苯胺