生物膜電極法耦合人工濕地型微生物燃料電池對(duì)難降解有機(jī)物去除特性的研究.pdf

1、本文以生物膜電極反應(yīng)器(BER)作為人工濕地型微生物燃料電池(CWMFC)的前處理，利用BER單元的電化學(xué)和生物電化學(xué)作用，提高難降解有機(jī)印染廢水的可生化性，促進(jìn)CWMFC單元對(duì)難降解有機(jī)印染廢水的去除和同步產(chǎn)電，同時(shí)將CWMFC產(chǎn)生的電能用于BER，形成BER-CWMFC耦合系統(tǒng)，從能量和物質(zhì)兩方面達(dá)到耦合。以偶氮染料活性艷紅X-3B作為目標(biāo)污染物，研究了一體式BER與三維BER對(duì)活性艷紅X-3B的去除效果和影響因素，重點(diǎn)考察了一體式

2、BER-CWMFC耦合系統(tǒng)與三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的電學(xué)特性和對(duì)X-3B的降解特性。研究結(jié)果如下;
　　研究了電壓對(duì)一體式BER去除性能的影響，結(jié)果表明當(dāng)電壓不低于0.8V時(shí)，電化學(xué)和生物電化學(xué)的促進(jìn)作用才較為明顯，電壓0.8V和1.0V時(shí)一體式BER的X-3B去除率比對(duì)照系高出18.63％和35.86％。構(gòu)建一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)耦合系統(tǒng)中CWMFC堆棧電池堆最大輸出電壓為0.95V，最大輸出功率為0.2

3、1mW，同時(shí)CWMFC堆棧電池堆未出現(xiàn)電壓反轉(zhuǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。結(jié)果表明，一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的X-3B去除率相比未耦合時(shí)的一體式BER裝置與CWMFC裝置分別提高了34.46％和7.16％，耦合后X-3B的去除率得到了提高。研究了電流對(duì)一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的影響，耦合系統(tǒng)中一體式BER單元的CODcr去除率與X-3B去除率變化趨勢(shì)與電流變化一致，隨著電流的升高而升高，CODcr去除率在73.00％～88.62％之

4、間，X-3B去除率在44.03％～60.70％之間;耦合系統(tǒng)中一體式BER在0.2～0.6V電壓內(nèi)仍能保持較好的X-3B去除性能。隨著電流變化，耦合系統(tǒng)中兩個(gè)CWMFC單元的CODcr去除率相似，穩(wěn)定在75.00％左右，而兩個(gè)CWMFC單元的X-3B去除率差異變大，電流的變化促使CWMFC-1的X-3B去除性能得到了提高，而CWMFC-2的X-3B去除性能受到了抑制，因此整個(gè)耦合系統(tǒng)的X-3B去除率隨著電流的變化而略有下降。
　　

5、研究了進(jìn)水X-3B的濃度及外加電壓對(duì)三維BER降解X-3B的影響。結(jié)果表明，電化學(xué)和生物電化學(xué)作用提高了三維BER對(duì)X-3B的去除能力，相比未加電的三維BER，其X-3B去除率提高了20.00％左右。在0.5～2.0V范圍內(nèi)，電壓對(duì)三維BER的促進(jìn)作用相似;進(jìn)水X-3B的濃度在200～800mg/L時(shí)，進(jìn)水濃度對(duì)三維BER去除X-3B的性能無明顯影響;三維BER裝置的表觀內(nèi)阻穩(wěn)定。結(jié)合UV-Vis和GC-MS分析，三維BER對(duì)X-3B的

6、去除首先是偶氮雙鍵的斷裂，在陰極表面產(chǎn)生的苯胺等芳香胺類物質(zhì)可以在陽極作用下得到進(jìn)一步的降解。
　　構(gòu)建三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)，對(duì)耦合系統(tǒng)的電學(xué)特性與X-3B的降解特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)能有效去除高濃度活性艷紅X-3B廢水，當(dāng)進(jìn)水X-3B濃度分別為500mg/L和1000mg/L時(shí)，其X-3B去除率均在99.00％以上。三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，CWMFC單元的最大輸出電壓為0.