采用輥壓成型法制備了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）質(zhì)量比分別為6、5和3的AC/PTFE電極,并利用SEM對電極表面進(jìn)行表征。結(jié)果表明,隨著質(zhì)量比的降低電極表面活性炭顆粒間的連接更為緊密。以制得的AC/PTFE電極,碳?xì)址謩e為微生物燃料電池（MFC）的陰極、陽極,利用AC/PTFE陰極在曝氣條件下產(chǎn)生的過氧化氫在陰極處理模擬的羅丹明B廢水。研究了不同質(zhì)量比AC/PTFE陰極對羅丹明B的去除效果及同步產(chǎn)電情況,結(jié)果表明以AC/PTFE質(zhì)量比為6的AC/PTFE陰極在96 h內(nèi)對羅丹明B的去除率達(dá)到96%,MFC獲得的最大功率密度為105 mW·m^-2;同時研究了在陰極液加入0.2 g·L-1Fe²⁺的條件下,陰極液為不同pH值時,陰極對羅丹明B的去除效果及MFC產(chǎn)電情況。結(jié)果表明在陰極液pH=3的情況下,羅丹明B的去除率在36 h內(nèi)達(dá)到了98.9%,MFC的最大功率密度達(dá)到210 mW·m^-2,羅丹明B的去除速率及MFC能量的輸出得到了明顯提高。 

【文章來源】：環(huán)境工程學(xué)報. 2016年11期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

活性炭/聚四氟乙烯電極表面的掃描電鏡圖

圖1為各電極表面在放大10000倍后的SEM圖，從圖1可以看出，隨著電極中聚四氟乙烯質(zhì)量的增加電極表面的活性炭粉末之間粘接地更為緊密。2．2AC/PTFE電極降解羅丹明B廢水的研究2．2．1H2O2的產(chǎn)量構(gòu)建以質(zhì)量比為6∶1的AC/PTFE復(fù)合電極、碳?xì)譃殛�、陽極的微生物燃料電池系統(tǒng)測定AC/PT-FE陰極產(chǎn)生的H2O2量。其外接電阻為200Ω，陰極液為0．1mol·L－1的硫酸鈉溶液，并連續(xù)在陰極室以200mL·min－1的速度曝空氣。MFC運行期間，每間隔一段時間取樣，取樣周期為96h。測得的H2O2的生成量如圖2所示，隨著MFC的運行時間的延長，其濃度不斷累積，96h后累積達(dá)到0．438mg·L－1。圖1活性炭/聚四氟乙烯電極表面的掃描電鏡圖Fig．1SEMimagesofsurfaceofAC/PTFEelectrodes圖2不同時間條件下微生物燃料電池陰極過氧化氫產(chǎn)生量Fig．2ProductionofH2O2inMFCcathodewithtime2．2．2幾種不同陰極對羅丹明B降解及產(chǎn)電研究本實驗制備了活性炭與聚四氟乙烯質(zhì)量比為6、5和3的AC/PTFE復(fù)合電極，分別以其作為微生物燃料電池的陰極，碳?xì)譃殛枠O構(gòu)造了微生物燃料電池反應(yīng)器。外接電阻200Ω，陰極液為50mg·L－1的羅丹明B溶液，電解質(zhì)為0．1mol·L－1的硫酸鈉溶液，并不斷以200mL·min－1的速度向陰極室6167

鬧柿勘?為6、5和3時，微生物燃料電池的輸出電壓基本維持在(165±15)、(150±15)、(120±15)mV。從圖3可以看出，閉路條件下，經(jīng)過96h的運行后，當(dāng)活性炭和聚四氟乙烯的質(zhì)量比為6、5、3時，MFC對羅丹明B的去除率分別達(dá)到96．3%、75．8%和39．0%。開路條件下，電極對羅丹明B的吸附去除率分別為65．0%、56．5%和29．9%。得出MFC閉路條件下的羅丹明B去除率總是高于開路條件下的去除率，這歸因于在MFC閉路條下，以曝氣AC/PTFE為陰極，0．1mol·L－1硫酸鈉溶液為電解質(zhì)時，MFC陰極會產(chǎn)生具有氧化活性的H2O2(見圖2)，過氧化氫參與了羅丹明B的氧化降解去除;在MFC閉路、開路條件下，隨著活性炭與聚四氟乙烯質(zhì)量比的降低，即聚四氟乙烯的量增加，微生物燃料電池對羅丹明B的去除率均下降。這是由于在開路條件下，隨著電極中聚四氟乙烯量的增加，電極表面的活性炭粉末連接得更緊密(見圖1)，導(dǎo)致吸附效率下降;閉路條件下，從MFC產(chǎn)生的輸出電壓來看，陰極產(chǎn)生的過氧化氫的量隨著電極中聚四氟乙烯量的增加而減少。從羅丹明B的去除效果高低可以得出，3種不同活性炭與聚四氟乙烯的質(zhì)量比例中，6∶1的質(zhì)量比制成的AC/PTFE電極是比較優(yōu)選的電極。注:空心標(biāo)志為MFC開路的條件圖2不同質(zhì)量比活性炭/聚四氟乙烯陰極對羅丹明B去除效果Fig．2AC/PTFEMFCcathodewithdifferentmassratiosforremovalofＲhB圖4為以不同質(zhì)量比的AC/PTFE復(fù)合電極為陰極的MFC功率密度曲線圖和極化曲線圖。從圖4中可以得出以3種不同質(zhì)量比AC/PTFE為MFC陰極，以相同條件運行96h后，MFC獲得的最大功率密度圖4以不同質(zhì)量比活性炭/聚四氟乙烯為陰極時微生物燃料電池的功率密度曲線和極化曲線Fig．4PowerdensitycurvesandpolarizationcurvesofMFCequippedwithAC/P

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]還原性硫化物微生物燃料電池偶聯(lián)偶氮染料降解[J]. 崔旸,蘇文濤,高平,李大平.  應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報. 2012(06)
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[4]木質(zhì)素磺酸鹽在微生物燃料電池中的降解及產(chǎn)電性能研究[J]. 趙世輝,李友明,萬小芳,莫光權(quán).  環(huán)境工程學(xué)報. 2011(07)
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博士論文
[1]微生物燃料電池的電子傳遞方式及其在典型有機污染物降解中的應(yīng)用研究[D]. 楊永剛.華南理工大學(xué) 2011

碩士論文
[1]電Fenton法處理印染廢水的研究[D]. 張燕.西安建筑科技大學(xué) 2009



本文編號：2945470