微波預(yù)處理污泥上清液為燃料的微生物燃料電池研究.pdf

1、能源是當(dāng)今世界的一個(gè)重要問(wèn)題,隨著人類(lèi)活動(dòng)的增加天然能源被逐漸消耗,導(dǎo)致了化石燃料枯竭和全球變暖。隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重,人們紛紛把眼光投向了可再生能源技術(shù)以及可變廢為寶的能源技術(shù)。利用微生物作為催化劑將儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成為電能的裝置叫做微生物燃料電池(Microbial fullCell,MFC)。由于所用原料可以是有機(jī)高濃度廢水、城市垃圾或者污水處理廠的剩余污泥,來(lái)源豐富價(jià)格低廉且不消耗礦物資源而且能有效降解污染物,因此微

2、生物燃料電池越來(lái)越受到人們的關(guān)注。活性剩余污泥中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖類(lèi)和脂肪類(lèi)等是一種極具潛力的生物燃料。利用剩余污泥直接作為MFC燃料的研究已經(jīng)不少,但是目前利用直接剩余污泥作為微生物燃料電池產(chǎn)電所獲得的輸出功率密度非常小。為了進(jìn)一步提高電池輸出功率密度本研究首次將污泥預(yù)處理技術(shù)與MFC技術(shù)聯(lián)合起來(lái)。
　　 將微波預(yù)處理的污泥上清液作為微生物燃料電池的底物通過(guò)接種剩余污泥為燃料的微生物燃料電池的細(xì)菌懸液后成功啟動(dòng)了

3、單室無(wú)膜微生物燃料電池?？疾榱宋⒉〞r(shí)間和功率對(duì)微生物燃料電池最大輸出功率密度的影響、可能影響輸出功率密度的相關(guān)因素以及一個(gè)周期內(nèi)燃料性質(zhì)變化規(guī)律并且對(duì)不同外接電阻下MFC陽(yáng)極表面附著的微生物形態(tài)差異進(jìn)行了分析。結(jié)果表明長(zhǎng)時(shí)間和適度較高的微波功率(<900W)能夠有效提高M(jìn)FC的產(chǎn)電能力,在最佳微波處理?xiàng)l件(300s,720W)時(shí)輸出功率密度可達(dá)306.2mW·m-2；電池陽(yáng)極面積越大,輸出功率密度反而越小。陰陽(yáng)極距離從5.0cm縮小到0

4、.5cm時(shí),輸出功率密度先增加后降低,在距離為2.0cm時(shí)輸出功率密度達(dá)到最大值282.7mW·m-2,說(shuō)明陰陽(yáng)極距離過(guò)近時(shí)溶解氧可能通過(guò)空氣陰極傳遞到陽(yáng)極影響了陽(yáng)極表面上厭氧微生物的活性。采用NaCl作為離子添加劑時(shí),隨著投加量的增加,內(nèi)阻顯著降低輸出功率密度相應(yīng)增加,最大輸出功率密度為362.6mW·m-2；不同外接電阻(30Ω、500Ω、2000Ω)下庫(kù)侖效率依次為83.3％、79.0％、33.6％；通過(guò)掃描電鏡觀察到在外接電阻較