【摘要】：釩的毒性隨著價(jià)態(tài)的升高而增強(qiáng),其中五價(jià)釩毒性最強(qiáng)。傳統(tǒng)的除釩方法存在成本高、去除效果差等問(wèn)題,因此迫切需要開(kāi)發(fā)出高效率低能耗的新型處理方法。生物電化學(xué)系統(tǒng)是生物法與電化學(xué)法相結(jié)合的新興技術(shù),是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。本研究基于生物電化學(xué)系統(tǒng)強(qiáng)化五價(jià)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(shù)和生物電化學(xué)反應(yīng)器成功的實(shí)現(xiàn)了五價(jià)釩的有效去除及產(chǎn)電,并研究了產(chǎn)電機(jī)理以及去除五價(jià)釩的影響因素與機(jī)理,獲得了以下結(jié)果:在雙室微生物燃料電池陰極實(shí)現(xiàn)了五價(jià)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(jià)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(yùn)行72 h后,五價(jià)釩的去除率在90%以上,同時(shí)發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極微生物產(chǎn)生的電子的量是產(chǎn)電及還原五價(jià)釩的限制性因素。在陽(yáng)極室和陰極室同時(shí)添加五價(jià)釩,實(shí)現(xiàn)了微生物燃料電池陰陽(yáng)極協(xié)同去除五價(jià)釩及產(chǎn)電,顯著提高了五價(jià)釩的去除效率。在陽(yáng)陰極初始五價(jià)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(jià)釩。同時(shí)通過(guò)分子生物學(xué)分析研究了陽(yáng)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(duì)五價(jià)釩的去除起主要作用;并通過(guò)EDX和XPS技術(shù)驗(yàn)證了最終的還原產(chǎn)物為四價(jià)釩。采用微生物燃料電池產(chǎn)生的生物電,強(qiáng)化了微生物還原五價(jià)釩過(guò)程�？疾炝瞬煌绊懸蛩�(外加電壓、五價(jià)釩濃度、COD濃度、電導(dǎo)率)對(duì)反應(yīng)器性能的影響。并通過(guò)16S r RNA高通量基因測(cè)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(lái)還原五價(jià)釩,在這個(gè)過(guò)程中電化學(xué)活性菌(如腸桿菌屬)則起到促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移的作用。本研究首次實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)和生物還原五價(jià)釩的結(jié)合,同時(shí)也擴(kuò)展了生物電化學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍,也為該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了可靠的理論分析和實(shí)驗(yàn)支持。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳濤,蘭昌云;環(huán)境中的釩及其對(duì)人體健康的影響[J];廣東微量元素科學(xué);2004年01期

2 梁鵬;范明志;曹效鑫;黃霞;王誠(chéng);;微生物燃料電池表觀內(nèi)阻的構(gòu)成和測(cè)量[J];環(huán)境科學(xué);2007年08期

3 鄒寶方;何增耀;;釩的環(huán)境化學(xué)[J];環(huán)境污染與防治;1993年01期

4 關(guān)毅;張?chǎng)?;微生物燃料電池[J];化學(xué)進(jìn)展;2007年01期

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本文編號(hào)：2572122