發(fā)布時(shí)間：2017-05-09 19:09

  本文關(guān)鍵詞：同步廢水處理及產(chǎn)能的微生物燃料電池，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 微生物燃料電池(MFC)作為一種新型的廢水處理技術(shù),可以在處理廢水的同時(shí)回收電能。本研究采用雙室微生物燃料(DMFC)和上流式單室微生物燃料電池(USMFC)對(duì)電池性能的影響因素和廢水處理效果進(jìn)行了研究,并對(duì)USMFC在啤酒廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。 研究以石墨板為陰極,泡沫鎳為陽極構(gòu)建了雙室微生物燃料電池(DMFC),考察了鐵氰化鉀和過氧化氫作為陰極電子受體時(shí)各影響因素對(duì)電池性能的影響。研究結(jié)果表明:在一定濃度范圍內(nèi),增加陰極電子受體濃度,有利于提高電池的開路電壓和輸出功率;pH值減小,電池的輸出功率增大,內(nèi)阻減小、鐵氰化鉀濃度為10000mg/L,pH值為7時(shí),DMFC的開路電壓為721mV,最大輸出功率為4061mW/m~3,內(nèi)阻為151Ω。過氧化氫濃度為1000mg/L、pH值為2時(shí),DMFC的開路電壓為942mV,最大輸出功率為6778mW/m~3,內(nèi)阻為192Ω。 以空氣電極為陰極,顆�；钚蕴繛殛枠O構(gòu)建了上流式單室微生物燃料電池(USMFC)。在連續(xù)運(yùn)行條件下研究了電解質(zhì)(KCl)濃度、葡萄糖濃度和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)電池性能(開路電壓、輸出功率和內(nèi)阻)和廢水處理效果的影響。研究表明:電池的性能隨著電解質(zhì)投加量的增加和葡萄糖濃度的增大而逐漸提高;葡萄糖濃度和輸出功率之間的關(guān)系可用Monod方程形式描述,其中半飽和常數(shù)為110mg/L,最大輸出功率為21585mW/m~3;在一定范圍內(nèi)增大水力停留時(shí)間可同時(shí)提高電池的性能和COD的去除率。葡萄糖模擬廢水濃度為850mg/L,HRT為8h條件下,USMFC的最大輸出電壓為0.915V,最大輸出功率為44.3W/m~3,COD去除率為45%。對(duì)USMFC降解廢水的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的初步研究表明:廢水中有機(jī)物的降解符合表觀擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 USMFC應(yīng)用于啤酒廢水處理的實(shí)驗(yàn)研究表明:負(fù)載電阻越小,庫倫效率和COD去除量越高;可用Monod方程形式描述啤酒廢水濃度與電池最大輸出功率之間的關(guān)系,其半飽和常數(shù)為286mg/L,最大輸出功率為15473mW/m~3;啤酒廢水的濃度越大,電池的輸出功率和開路電壓越高。負(fù)載電阻為500Ω、啤酒廢水濃度為1953.2mg/L、HRT為3h時(shí),USMFC的開路電壓為0.642V,最大輸出功率為13542mW/m~3,內(nèi)阻為65Ω。 研究表明,微生物燃料電池可以在降解廢水的同時(shí)產(chǎn)生電能,并可以通過調(diào)節(jié)操作條件使其廢水處理效果和性能達(dá)到最優(yōu),其在廢水處理領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：微生物燃料電池 庫倫效率 輸出功率 COD去除率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703;TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 能源發(fā)展與環(huán)境問題12-13
• 1.1.1 能源危機(jī)12
• 1.1.2 環(huán)境問題12-13
• 1.2 生物質(zhì)能13-14
• 1.3 微生物燃料電池14-22
• 1.3.1 微生物燃料電池的發(fā)展歷程15-18
• 1.3.2 微生物燃料電池的特點(diǎn)18-19
• 1.3.3 微生物燃料電池的工作原理和分類19-21
• 1.3.4 微生物燃料電池的發(fā)展方向和應(yīng)用前景21-22
• 1.4 課題的研究目的和意義22-23
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容23-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與分析測(cè)試方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置25-27
• 2.3 測(cè)定指標(biāo)和方法27-30
• 2.4 接種污泥和運(yùn)行控制方法30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 DMFC不同陰極電子受體的研究32-45
• 3.1 鐵氰化鉀作為陰極電子受體的電池性能32-39
• 3.1.1 鐵氰化鉀溶液濃度對(duì)MFC性能的影響33-35
• 3.1.2 鐵氰化鉀溶液pH值對(duì)MFC性能的影響35-38
• 3.1.3 離子強(qiáng)度對(duì)MFC性能的影響38-39
• 3.2 過氧化氫作為陰極電子受體的電池性能39-43
• 3.2.1 過氧化氫溶液濃度對(duì)MFC性能的影響39-41
• 3.2.2 過氧化氧溶液pH值對(duì)MFC性能的影響41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第4章 USMFC電化學(xué)性能及廢水處理的研究45-66
• 4.1 電池的啟動(dòng)運(yùn)行46
• 4.2 第一階段連續(xù)運(yùn)行各影響因素對(duì)USMFC性能的影響46-53
• 4.2.1 電解質(zhì)(KCl)濃度對(duì)MFC性能的影響46-49
• 4.2.2 葡萄糖濃度對(duì)MFC性能的影響49-51
• 4.2.3 水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)MFC性能的影響51-53
• 4.3 USMFC的放電曲線53-54
• 4.4 廢水處理效果及庫倫效率54-59
• 4.4.1 廢水處理效果55-56
• 4.4.2 庫倫效率56-57
• 4.4.3 有機(jī)物降解產(chǎn)物分析57-59
• 4.5 第二階段連續(xù)運(yùn)行USMFC的性能59-64
• 4.5.1 不同HRT下USMFC的運(yùn)行狀況60-61
• 4.5.2 HRT對(duì)USMFC極化曲線的影響61-62
• 4.5.3 HRT對(duì)USMFC輸出功率的影響62-63
• 4.5.4 HRT對(duì)廢水處理效果的影響63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 第5章 USMFC處理啤酒廢水的實(shí)驗(yàn)研究66-77
• 5.1 電池的啟動(dòng)66-68
• 5.2 電池負(fù)載電阻對(duì)廢水處理效果的影響68-71
• 5.2.1 負(fù)載電阻對(duì)廢水去除效果的影響68-70
• 5.2.2 負(fù)載電阻對(duì)庫倫效率的影響70-71
• 5.3 啤酒廢水濃度對(duì)USMFC性能及廢水處理效果的影響71-76
• 5.3.1 啤灑廢水濃度對(duì)USMFC產(chǎn)電性能的影響71-74
• 5.3.2 啤酒廢水濃度對(duì)USMFC廢水處理效果的影響74-75
• 5.3.3 啤酒廢水濃度對(duì)USMFC庫倫效率的影響75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果84-85
• 致謝85

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 萬金保;熊友強(qiáng);朱衷榜;;雙圓筒型微生物燃料電池處理有機(jī)廢水的應(yīng)用[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年03期

2 強(qiáng)琳;袁林江;丁擎;;緩沖液對(duì)微生物燃料電池產(chǎn)電性能影響研究[J];環(huán)境科學(xué);2011年05期

3 張曉艷;滕洪輝;;以垃圾滲濾液為燃料的微生物燃料電池產(chǎn)電性能[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2011年06期

4 趙磊;宋加妹;于俊偉;孫東平;;混合菌群與單菌株微生物燃料電池產(chǎn)電性能初步研究[J];化學(xué)與生物工程;2013年01期

5 姜秀華;;微生物電池技術(shù)研究[J];科技資訊;2013年12期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張超;微生物燃料電池處理苯胺和硝基苯廢水的研究[D];南京理工大學(xué);2012年

2 蔡慧;雙室微生物燃料電池碳基陽極材料的制備及其產(chǎn)電特性的研究[D];南京理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：353102