偶氮染料是一種常用的人工合成染料，其降解過程中會(huì)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(jìn)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(yáng)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(yáng)極與好氧生物陰極實(shí)現(xiàn)偶氮染料的高效降解，同時(shí)，MFC以共基質(zhì)為燃料實(shí)現(xiàn)同步產(chǎn)電。針對(duì)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(duì)陽(yáng)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(fù)載金屬催化劑和需曝氣以及使用緩沖液導(dǎo)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(yáng)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(jī)理，獲得的主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：4個(gè)月以上的在線監(jiān)測(cè)反轉(zhuǎn)極性藻/菌MFC陰、陽(yáng)極pH變化情況結(jié)果表明，在無(wú)人為調(diào)控pH情況下，反轉(zhuǎn)極性前陽(yáng)極pH從7±0.2降到6±0... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的環(huán)境有機(jī)污染物。偶氮染料的降解機(jī)理：先厭氧脫色產(chǎn)生芳香胺，芳香胺在好氧進(jìn)一步降解為簡(jiǎn)單物質(zhì)。這一降解過程所需的環(huán)境條件，剛好與我們?cè)O(shè)計(jì)的藻/菌 運(yùn)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(jī)樹脂玻璃加工而成，陽(yáng)極室、陰極室體積皆為 258×8×4 cm）。每個(gè)單室的共有 7 個(gè)孔。運(yùn)行時(shí)，頂蓋孔用于取樣、安插參比電極，曝氣等，側(cè)孔用于排水，陽(yáng)極用軟塞保持密封狀態(tài)。陰陽(yáng)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(gè) 500mΩ 的外電阻。實(shí)物圖如圖 2-1。

15圖 2-2 藻/菌 MFC 馴化和啟動(dòng)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(dòng)與運(yùn)行在周期反轉(zhuǎn)極性下運(yùn)行藻/菌 MFC。反轉(zhuǎn)極性前，陽(yáng)極添加葡萄糖（500 mg COD/L）為有機(jī)碳源的營(yíng)養(yǎng)液（成份見表 2-1，為確保藻類的正常生長(zhǎng)，添加極低濃度的磷酸鹽緩沖液 5 mM），陰極添加與陽(yáng)極相同的營(yíng)養(yǎng)液，但以 NaHCO3（0.4 g/L）為無(wú)機(jī)碳源，同時(shí)額外添加 NaNO3（0.2 g/L）。陽(yáng)極同時(shí)添加 300 mg/L 剛果紅，陰極不添加染料。運(yùn)行過程中，陽(yáng)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(shí)陽(yáng)極酸化、陰極堿化。待電壓降低到 50 mV 時(shí)，反轉(zhuǎn)極性運(yùn)行。陰極（新陽(yáng)極）補(bǔ)充添加葡萄糖（500 mg COD/L）并密封遮光，陽(yáng)極（新陰極）補(bǔ)添加 NaHCO3（0.4 g/L）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]以吲哚為燃料的微生物燃料電池降解和產(chǎn)電特性[J]. 羅勇,張仁鐸,李婕,李明臣,張翠萍,劉廣立.  中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2010(06)
[2]核桃殼固定化微生物處理高濃度印染廢水的研究[J]. 趙大傳,張洪榮,賈洪斌.  工業(yè)水處理. 2004(04)
[3]藻引發(fā)水中染料的光降解[J]. 陳躍,吳峰,鄧南圣.  環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2003(06)
[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)
[5]藻類對(duì)偶氮染料的降解及定量結(jié)構(gòu)-生物降解性研究[J]. 孫紅文,黃國(guó)蘭,叢麗莉,邵敏,石靜,賴成明.  中國(guó)環(huán)境科學(xué). 1999(04)
[6]沼澤紅假單胞菌H3對(duì)酸性紅B2GL染料的厭氧脫色和降解作用[J]. 黃志勇,楊惠芳,劉雙江.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 1999(03)
[7]藻菌系統(tǒng)降解偶氮染料的機(jī)理研究[J]. 劉厚田,杜曉明,劉金齊,鄒曉燕,柳若安.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 1993(03)
[8]藻菌系統(tǒng)對(duì)偶氮染料降解作用的研究[J]. 杜曉明,劉厚田.  環(huán)境科學(xué)研究. 1993(03)
[9]藻對(duì)偶氮染料降解作用的研究[J]. 劉金齊,劉厚田.  水生生物學(xué)報(bào). 1992(02)

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(xué) 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(xué) 2009



本文編號(hào)：2986283