偶氮染料是一種常用的人工合成染料，其降解過程中會產(chǎn)生致癌性物質(zhì)。偶氮染料生物降解原理為先共代謝厭氧生物還原偶氮鍵脫色，再進一步好氧生物降解芳香胺。雙室型微生物燃料電池（MFC）的厭氧陽極與好氧生物陰極能分別滿足偶氮染料兩階段降解所需要的氧化還原環(huán)境條件，可分別在MFC厭氧陽極與好氧生物陰極實現(xiàn)偶氮染料的高效降解，同時，MFC以共基質(zhì)為燃料實現(xiàn)同步產(chǎn)電。針對MFC同步降解偶氮染料和產(chǎn)電過程中偶氮染料及其降解產(chǎn)物對陽極產(chǎn)電菌活性的抑制、偶氮染料脫色液礦化率不高、陰極負載金屬催化劑和需曝氣以及使用緩沖液導致的問題，本研究以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）和厭氧-好氧混合污泥接種陰、陽極，以剛果紅（300mgCOD/L）為模型偶氮染料，葡萄糖（500mgCOD/L）為共基質(zhì)，通過單電極馴化再重新組合成全電池的方式構(gòu)建了藻/菌MFC。研究在反轉(zhuǎn)極性下藻/菌MFC同步pH自中和、降解偶氮染料和產(chǎn)電的特性與機理，獲得的主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：4個月以上的在線監(jiān)測反轉(zhuǎn)極性藻/菌MFC陰、陽極pH變化情況結(jié)果表明，在無人為調(diào)控pH情況下，反轉(zhuǎn)極性前陽極pH從7±0.2降到6±0... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)雙室微生物燃料電池原理圖

偶氮染料廣泛存在于印染廢水中，是一種排放量大、對環(huán)境污染嚴重的環(huán)境有機污染物。偶氮染料的降解機理：先厭氧脫色產(chǎn)生芳香胺，芳香胺在好氧進一步降解為簡單物質(zhì)。這一降解過程所需的環(huán)境條件，剛好與我們設(shè)計的藻/菌 運行條件一致。2 材料與方法2.1 藻/菌 MFC 的結(jié)構(gòu)本研究的雙室 MFC 裝置為有機樹脂玻璃加工而成，陽極室、陰極室體積皆為 258×8×4 cm）。每個單室的共有 7 個孔。運行時，頂蓋孔用于取樣、安插參比電極，曝氣等，側(cè)孔用于排水，陽極用軟塞保持密封狀態(tài)。陰陽極材料和尺寸相同，為2石墨氈，使用之前先后于去離子水中浸泡 24h。兩電極之間由質(zhì)子交換膜（6×6 隔，為了更好地防水，質(zhì)子交換膜兩側(cè)分別有橡膠墊圈和固定框固定。外電路通與電極連接，兩電極直接連接一個 500mΩ 的外電阻。實物圖如圖 2-1。

15圖 2-2 藻/菌 MFC 馴化和啟動示意圖Fig. 2-2 Schematic of the acclimation and start up of the algae-bacteria MFC2.4 藻/菌 MFC 的啟動與運行在周期反轉(zhuǎn)極性下運行藻/菌 MFC。反轉(zhuǎn)極性前，陽極添加葡萄糖（500 mg COD/L）為有機碳源的營養(yǎng)液（成份見表 2-1，為確保藻類的正常生長，添加極低濃度的磷酸鹽緩沖液 5 mM），陰極添加與陽極相同的營養(yǎng)液，但以 NaHCO3（0.4 g/L）為無機碳源，同時額外添加 NaNO3（0.2 g/L）。陽極同時添加 300 mg/L 剛果紅，陰極不添加染料。運行過程中，陽極密封厭氧并用錫箔遮光，陰極密封并光照（52 W 熒光燈垂直照射），通過藻類原位供氧，多余氣體通過減壓閥排出。期間，MFC 同步脫色剛果紅和產(chǎn)電，同時陽極酸化、陰極堿化。待電壓降低到 50 mV 時，反轉(zhuǎn)極性運行。陰極（新陽極）補充添加葡萄糖（500 mg COD/L）并密封遮光，陽極（新陰極）補添加 NaHCO3（0.4 g/L）

【參考文獻】：
期刊論文
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[4]偶氮染料廢水處理研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向[J]. 李莊,曾光明,高興齋.  湖南化工. 2000(06)
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碩士論文
[1]偶氮染料的生物脫色及中間產(chǎn)物苯胺類的生物降解特性研究[D]. 黃春梅.華南理工大學 2012
[2]同步廢水處理及產(chǎn)能的微生物燃料電池[D]. 朱寧正.哈爾濱工程大學 2009



本文編號：2986283