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(guò)程研究

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【摘要】：NOx是全球性大氣污染問(wèn)題之一。NOx的去除技術(shù)多存在耗能高,成本高的問(wèn)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(wèn)題之一。微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)是實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物去除的一類新型裝備,通過(guò)陰極設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)構(gòu)建了28 m L Cubic單室反應(yīng)器,陽(yáng)極為碳刷、陰極為碳基輥壓陰極,以排水法實(shí)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(yùn)行。初步證明NO在MFC陰極可以作為電子受體驅(qū)動(dòng)MFC反應(yīng)器正常產(chǎn)電。在以NO為電子受體時(shí),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(shí)有氮?dú)夂桶钡冗�原產(chǎn)物的生成。實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了Cubic MFC和Membrane Cubic MFC兩種構(gòu)型的反應(yīng)器,同時(shí)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(guò)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(guò)程中會(huì)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)初始Fe(III)CIT濃度越高,產(chǎn)電性能越好。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了陽(yáng)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(shí)與600 m L的立方體反應(yīng)器進(jìn)行對(duì)比,考察了溫度,HRT和外電阻對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響,結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)室選擇最好30℃作為實(shí)驗(yàn)溫度。設(shè)置水力停留時(shí)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(shí)間越短,MFC性能越高,NO去除效果越好。以不同外電阻運(yùn)行后,小電阻對(duì)MFC產(chǎn)電和NO去除更好,實(shí)驗(yàn)中20Ω時(shí)MFC產(chǎn)電性能較好同時(shí)NO去除率較高。即實(shí)驗(yàn)室選擇30℃,HRT 6小時(shí),外電阻為20Ω時(shí)對(duì)產(chǎn)電最有利。同時(shí)填料陰極反應(yīng)器比簡(jiǎn)單立方體反應(yīng)器更適合連續(xù)流進(jìn)氣方式,對(duì)實(shí)際應(yīng)用更有價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X701;TM911.45

【參考文獻(xiàn)】

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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(hào)：1279887