【摘要】：釩的毒性隨著價態(tài)的升高而增強,其中五價釩毒性最強。傳統(tǒng)的除釩方法存在成本高、去除效果差等問題,因此迫切需要開發(fā)出高效率低能耗的新型處理方法。生物電化學系統(tǒng)是生物法與電化學法相結合的新興技術,是當下研究的熱點。本研究基于生物電化學系統(tǒng)強化五價釩的去除,以模擬含釩(V(V))廢水作為電子受體,分別采用微生物燃料電池技術和生物電化學反應器成功的實現(xiàn)了五價釩的有效去除及產(chǎn)電,并研究了產(chǎn)電機理以及去除五價釩的影響因素與機理,獲得了以下結果:在雙室微生物燃料電池陰極實現(xiàn)了五價釩的去除及產(chǎn)電。在雙室微生物燃料電池中,陰極添加初始五價釩濃度為100 mg/L的模擬含釩廢水,輸出電壓穩(wěn)定在500~700 m V,最大輸出功率密度為341.7 m W/m2,運行72 h后,五價釩的去除率在90%以上,同時發(fā)現(xiàn)陽極微生物產(chǎn)生的電子的量是產(chǎn)電及還原五價釩的限制性因素。在陽極室和陰極室同時添加五價釩,實現(xiàn)了微生物燃料電池陰陽極協(xié)同去除五價釩及產(chǎn)電,顯著提高了五價釩的去除效率。在陽陰極初始五價釩濃度分別為75 mg/L和150 mg/L的條件下,輸出電壓穩(wěn)定在420~460 m V,最大輸出功率為418.6±11.3 m W/m2,多種組合條件下均可以有效去除水中的五價釩。同時通過分子生物學分析研究了陽極的微生物,發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)生的δ-變形菌和擬桿菌以及增加的螺旋菌對五價釩的去除起主要作用;并通過EDX和XPS技術驗證了最終的還原產(chǎn)物為四價釩。采用微生物燃料電池產(chǎn)生的生物電,強化了微生物還原五價釩過程�？疾炝瞬煌绊懸蛩�(外加電壓、五價釩濃度、COD濃度、電導率)對反應器性能的影響。并通過16S r RNA高通量基因測序發(fā)現(xiàn)腸桿菌和乳球菌利用發(fā)酵微生物macellibacteroides的發(fā)酵產(chǎn)物來還原五價釩,在這個過程中電化學活性菌(如腸桿菌屬)則起到促進電子轉(zhuǎn)移的作用。本研究首次實現(xiàn)了電化學和生物還原五價釩的結合,同時也擴展了生物電化學系統(tǒng)的應用范圍,也為該技術的實際應用提供了可靠的理論分析和實驗支持。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2572122