微生物燃料電池的產(chǎn)電性能及對氯酚廢水協(xié)同脫氯的研究.pdf

1、將微生物燃料電池(Microbial fuel cell,MFC)應用到廢水處理領域,在處理有機廢水的同時獲得電能,是緩解當前能源危機和解決環(huán)境問題的有效途徑,也是環(huán)境能源領域的熱點研究課題之一。本文分別以氧氣和對氯酚(4-chlorophenol,4-CP)為陰極氧化劑構建了雙室MFC,以乙酸鈉為燃料,研究了其產(chǎn)電性能及對含氯酚廢水協(xié)同脫氯的能力,主要結果如下:(1)采用經(jīng)過預掛膜的碳纖維氈為陽極可顯著縮短MFC的啟動時間。厭氧消化污

2、泥比經(jīng)密閉處理的好氧污泥更適合作為MFC的接種污泥。掛膜兩周后,碳纖維氈表面就附著了大量微生物,以桿菌為主,它們以碳纖維絲組成的網(wǎng)狀結構為依托,相互粘連形成菌團。(2)乙酸鈉初始濃度為200 mg╱L是此MFC所需的最佳燃料量。增加電解質(zhì)濃度,能夠降低電池內(nèi)阻,從而提高電池電能輸出。較低的陰極溶液pH值有利于陰極反應的進行,能夠提高陰極電勢。陰極室空氣曝氣強度為1.44 m~3(m~2·h)是此MFC的最佳空氣曝氣強度。向電池陽極室內(nèi)曝

3、氮氣,可以對陽極室溶液起攪拌作用,同時有效防止陰極室內(nèi)的氧氣透過質(zhì)子交換膜影響陽極室內(nèi)的反應。(3)采用不同材料為陰極時,載鉑碳纖維氈的效果最好,與碳纖維氈相比,電池輸出功率密度提高了約4.8倍,活性碳纖維氈提高了3.2倍,經(jīng)濃硝酸改性的碳纖維氈和石墨/聚四氟乙烯氣體擴散電極都提高了約2倍,碳紙的效果最差。(4)以4-CP為氧化劑構建的MFC具有較好的產(chǎn)電性能,4-CP初始濃度為60 mg╱L,外電阻為245Ω時,最大輸出功率密度為12