發(fā)布時(shí)間：2017-12-12 16:40

  本文關(guān)鍵詞：兩種雙室微生物燃料電池工藝處理兩種廢水的對(duì)比研究

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【摘要】：微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,簡(jiǎn)稱(chēng)MFC)能夠以產(chǎn)電微生物為催化劑,直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,即將有機(jī)化合物氧化分解的同時(shí)產(chǎn)生電流的裝置,是微生物與電池技術(shù)相結(jié)合與發(fā)展的產(chǎn)物。MFC具有淡化海水、處理污水和產(chǎn)能發(fā)電等多重功能,且其高效性、環(huán)保性、溫和性等特質(zhì)對(duì)未來(lái)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用研究具有深遠(yuǎn)的意義。在MFC處理廢水的眾多研究中,MFC處理過(guò)多種廢水,包括染料廢水、啤酒廢水、糖蜜廢水、生活污水、電鍍廢水等。其中,糖蜜廢水具有濃度高且有機(jī)物含量高的特點(diǎn),可以用于MFC陽(yáng)極底物,作為陽(yáng)極電子供體幫助產(chǎn)電微生物產(chǎn)電；電鍍廢水因其含有重金屬離子,使其具有強(qiáng)氧化性和高氧化還原電位的特點(diǎn),可以用于MFC陰極液,作為陰極電子受體幫助完成氧化還原反應(yīng),還原金屬單質(zhì)。因此本研究就分別利用于糖蜜廢水和電鍍廢水作為MFC陽(yáng)極和陰極,考察電池性能、污水處理效果,以及現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性,這對(duì)MFC的實(shí)際應(yīng)用和科學(xué)進(jìn)步具有重要的價(jià)值和意義。本研究采用兩室MFC裝置作為研究對(duì)象,為了在原有傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究MFC的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義,同時(shí)提高電池產(chǎn)電性能,實(shí)驗(yàn)分別利用間歇式傳統(tǒng)雙室MFC工藝和連續(xù)流雙室MFC耦合工藝兩種系統(tǒng)進(jìn)行研究和比對(duì),利用厭氧微生物作為陽(yáng)極生物催化劑,實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極液利用模擬糖蜜廢水,實(shí)驗(yàn)陰極液利用模擬電鍍廢水。首先實(shí)驗(yàn)利用間歇式傳統(tǒng)雙室MFC工藝間歇處理兩種廢水(糖蜜廢水和電鍍廢水),同時(shí)考察其產(chǎn)電特性、廢水處理效果、金屬離子回收,以及兩種廢水在傳統(tǒng)雙室MFC中應(yīng)用的可行性等。為了進(jìn)一步放大實(shí)驗(yàn),提高電池性能、效率和應(yīng)用性,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始利用連續(xù)流雙室MFC耦合工藝考察電池性能。最后對(duì)比分析兩種系統(tǒng)性能,分析系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題。結(jié)果結(jié)論：間歇式傳統(tǒng)雙室MFC工藝處理兩種廢水時(shí)的產(chǎn)電特性以及各方面性能良好,兩種廢水在雙室MFC中應(yīng)用的可行性很高。系統(tǒng)最高產(chǎn)電時(shí)間可持續(xù)306小時(shí),最高電壓可達(dá)到339.6mV,最大功率密度為23.92 mW·m-2,最大COD去除率達(dá)到72%。連續(xù)流雙室MFC耦合工藝最高電壓及功率密度分別可達(dá)到340 mV和58.65mW · m-2, COD去除率可達(dá)到81%。連續(xù)流雙室MFC耦合工藝的產(chǎn)電性能、廢水處理情況均優(yōu)于間歇式傳統(tǒng)雙室MFC工藝,而間歇式傳統(tǒng)雙室MFC工藝在啟動(dòng)期性能、功率密度和重金屬離子回收情況要優(yōu)于連續(xù)流雙室MFC耦合工藝,且連續(xù)流雙室MFC耦合工藝耗材量多,費(fèi)用較高,難以用于實(shí)際應(yīng)用。研究表明,利用傳統(tǒng)雙室MFC和放大化的連續(xù)流耦合MFC處理有機(jī)廢水和電鍍廢水,以有機(jī)廢水利用模擬有機(jī)糖蜜廢水作為電子供體,以重金屬離子作為微生物燃料電池陰極的電子受體的電池的建立具有可行性。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM911.45;X703

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：1283211