發(fā)布時間：2017-12-11 21:02

  本文關(guān)鍵詞：NO作為微生物燃料電池陰極電子受體可行性及轉(zhuǎn)化過程研究

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【摘要】：NOx是全球性大氣污染問題之一。NOx的去除技術(shù)多存在耗能高,成本高的問題。其中絡(luò)合吸收NO生物還原法是脫硝技術(shù)的新興技術(shù),但絡(luò)合劑成本高,難再生,也是該技術(shù)的瓶頸問題之一。微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)是實現(xiàn)有機污染物去除的一類新型裝備,通過陰極設(shè)計及功能化可以賦予該裝備新的特殊功能。本論文首次嘗試將NO作為MFC陰極電子受體,提出了基于MFC原理的水中污染物轉(zhuǎn)化與氣態(tài)NO同步轉(zhuǎn)化的新思路,實現(xiàn)“以廢治廢”的目標(biāo)。本文首先考察了NO直接作為MFC化學(xué)陰極電子受體的可行性。實驗構(gòu)建了28 m L Cubic單室反應(yīng)器,陽極為碳刷、陰極為碳基輥壓陰極,以排水法實現(xiàn)純NO作為電子受體后,單室MFC最高電壓輸出可達(dá)380 m V,并能穩(wěn)定運行。初步證明NO在MFC陰極可以作為電子受體驅(qū)動MFC反應(yīng)器正常產(chǎn)電。在以NO為電子受體時,反應(yīng)器內(nèi)發(fā)現(xiàn)有亞硝酸鹽和硝酸鹽等氧化產(chǎn)物的積累,同時有氮氣和氨氮等還原產(chǎn)物的生成。實驗構(gòu)建了Cubic MFC和Membrane Cubic MFC兩種構(gòu)型的反應(yīng)器,同時利用電化學(xué)直接還原NO的方法探究了NO在陰極的轉(zhuǎn)化過程,結(jié)果表明體系內(nèi)亞硝酸鹽和硝酸鹽等氧化副產(chǎn)物在反應(yīng)過程中會大量積累,在較高電位和H+濃度較高條件下,NO還原產(chǎn)物可能為NH4+和N2,在較低電位下,NO還原產(chǎn)物可能為N2和N2O。由于NO在水中溶解度低,導(dǎo)致傳質(zhì)效率不高。因此,采用檸檬酸(CIT)亞鐵對NO進(jìn)行絡(luò)合,并考察了絡(luò)合物作為電子受體的可行性和影響因素。實驗結(jié)果表明,Fe(III)CIT和Fe(II)CIT-NO作為MFC陰極電子受體,再生Fe(II)CIT是可行的�；瘜W(xué)陰極條件下,陰極液p H對Fe(II)CIT-NO和Fe(III)CIT在陰極的還原和MFC產(chǎn)電性能影響明顯,p H值越低,MFC性能越好,同時初始Fe(III)CIT濃度越高,產(chǎn)電性能越好。實驗設(shè)計了陽極為600 m L,陰極為180 m L的填料陰極反應(yīng)器,在NO作為電子受體時與600 m L的立方體反應(yīng)器進(jìn)行對比,考察了溫度,HRT和外電阻對MFC產(chǎn)電性能的影響,結(jié)果表明實驗室選擇最好30℃作為實驗溫度。設(shè)置水力停留時間分別為6 h,12 h和24 h進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)水力停留時間越短,MFC性能越高,NO去除效果越好。以不同外電阻運行后,小電阻對MFC產(chǎn)電和NO去除更好,實驗中20Ω時MFC產(chǎn)電性能較好同時NO去除率較高。即實驗室選擇30℃,HRT 6小時,外電阻為20Ω時對產(chǎn)電最有利。同時填料陰極反應(yīng)器比簡單立方體反應(yīng)器更適合連續(xù)流進(jìn)氣方式,對實際應(yīng)用更有價值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X701;TM911.45

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 彭浩;張曉云;;我國氮氧化物治理技術(shù)的現(xiàn)狀和研究進(jìn)展[J];廣東化工;2009年12期

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1 易鵬;微生物燃料電池再生NO_X特異性吸收產(chǎn)物和同步產(chǎn)電研究[D];上海大學(xué);2013年

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本文編號：1279887