【摘要】：中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展伴隨著環(huán)境的逐漸惡化,一些污染物的排放導(dǎo)致廣泛的有機(jī)污染、有毒污染及嚴(yán)重的生態(tài)破壞。水污染對(duì)人類健康的影響已成為人們密切關(guān)注的問題。在水環(huán)境中新出現(xiàn)一類微量難降解的污染物,這類物質(zhì)由大量人為或天然的物質(zhì)組成,包括藥物、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品和工業(yè)化學(xué)品。他們通常以低濃度存在于水體中,因?yàn)闆]有采取或只采取很少的預(yù)防措施和監(jiān)測(cè)措施來確保這些化合物在水環(huán)境允許存在的最大濃度,水環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,且這類化合物中每種物質(zhì)都具有獨(dú)特的形式和作用機(jī)制,在飲用水和廢水處理廠中的檢測(cè)和分析十分復(fù)雜化,去除更加困難。近幾年來微生物燃料電池(MFCs)技術(shù)發(fā)展十分迅速,它是一種利用電活性微生物為陽極催化劑,將廢水中復(fù)雜的有機(jī)物或者污染物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù),由于同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢水處理與發(fā)電的優(yōu)勢(shì)使得其在處理廢水方面的應(yīng)用具有良好的發(fā)展前景,是目前研究的熱點(diǎn)之一。根據(jù)MFCs可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)處理廢水和產(chǎn)電的兩種操作優(yōu)勢(shì),本文以硝基苯(NB)、卡馬西平(CBZ)、對(duì)氟硝基苯(p-FNB)為模擬污水底物,從電池輸出電壓和廢水處理效果兩個(gè)方面入手,研究了 MFCs處理廢水產(chǎn)電的可能性以及對(duì)硝基苯、卡馬西平、對(duì)氟硝基苯這三種污染組分的去除效果。本研究構(gòu)建單室活性炭空氣陰極MFCs,有機(jī)底物為乙酸鈉,在中性介質(zhì)條件下加入不同濃度的硝基苯、卡馬西平、對(duì)氟硝基苯的培養(yǎng)液,通過記錄MFCs放電過程中輸出電壓和電極電位的變化并通過測(cè)試極化曲線,來研究硝基苯、卡馬西平、對(duì)氟硝基苯對(duì)MFCs碳?xì)株枠O生物膜和MFCs性能的影響。(1)組裝有富集產(chǎn)電微生物的碳?xì)株枠O與活性炭空氣陰極的單室MFCs可以產(chǎn)生較高的電壓的同時(shí)可以去除較高濃度的硝基苯。當(dāng)NB的濃度為1.0 mmoI·L-1時(shí),單室MFCs的最大輸出電壓保持在0.38 V左右,功率密度為16±1.5 W·m-3,更換不含NB的培養(yǎng)基后,電池的最大輸出電壓又逐漸恢復(fù)至0.4 V左右,說明硝基苯對(duì)陽極電活性微生物的抑制是可逆的。組裝雙室微生物燃料電池及電解池探討研究MFCs降解NB的機(jī)理,結(jié)果證明MFCs通過陰極活性炭吸附NB、單室MFCs中陽極微生物對(duì)NB的厭氧降解及NB的陰極電催化還原途徑去除硝基苯。(2)單室MFCs在去除10.0 mg/LCBZ的同時(shí)可以產(chǎn)生較高的電壓。當(dāng)CBZ的濃度為10.0 mg/L時(shí),單室MFCs的最大輸出電壓保持在在0.45 V左右,功率密度為15±1.5 W·m-3,當(dāng)CBZ的濃度為1.0 mg/L時(shí)單室MFC的功率密度為45±1.5 W·m-3。并組裝由碳?xì)株枠O和空氣活性炭陰極構(gòu)成的電解池,改變電流強(qiáng)度探究MFCs對(duì)CBZ的降解情況與途徑,得出MFCs通過陰極活性炭的吸附及單室MFCs中陽極電催化氧化途徑去除卡馬西平且對(duì)10.0 mg/L CBZ去除率超過80%。此外,根據(jù)實(shí)際廢水中CBZ的濃度比較低,驗(yàn)證了單室MFCs在去除1.0 mg/L CBZ的同時(shí)電池性能基本不受影響,為MFCs技術(shù)處理實(shí)際污水中CBZ提供可靠依據(jù)。(3)單室MFCs可以在輸出較高電壓的同時(shí)去除0.5 mM p-FNB。電池產(chǎn)生的最大功率密度為40 W·m-3,單室MFCs在保持輸出電壓為0.45 V的基礎(chǔ)上對(duì)p-FNB去除率超過85%,此外,p-FNB的還原產(chǎn)物(p-FA、AN)也能夠被去除。初步了解廢水中幾種典型污染組分硝基苯、卡馬西平、對(duì)氟硝基苯的微生物電化學(xué)處理過程,為處理含污染物廢水提供理論依據(jù),進(jìn)一步拓展MFCs在廢水處理中的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703;TM911.4
【圖文】：

物群落通過代謝作用氧化底物中有機(jī)基質(zhì)，產(chǎn)生電子和質(zhì)子，并將產(chǎn)生的電子以某種方式逡逑轉(zhuǎn)移到陽極，然后通過外部電路到達(dá)陰極，產(chǎn)生電流［１Ｍ３］。質(zhì)子交換膜有助于將產(chǎn)生的質(zhì)逡逑子擴(kuò)散到陰極，與電子和氧結(jié)合形成水［１（）］，ＭＦＣｓ工作原理如圖１－１所示。逡逑陰極＼邋＠邋—邋ｊ＞ｍ邋＾邋＾逡逑。偏＿逡逑１１１＾有機(jī)物逡逑圖１－１邋ＭＦＣｓ工作原理圖逡逑ＭＦＣｓ的陰極、陽極發(fā)生以下反應(yīng)：逡逑

最后用去離子水洗碳?xì)�，直至中性。同時(shí)將３１６螺栓螺母及墊片放入燒杯中，將其用蒸餾逡逑水超聲清洗。處理過的碳?xì)秩齻�(gè)一組用螺栓螺母固定組裝，在組裝過程中注意兩者間的契逡逑合緊密度，避免影響碳?xì)蛛姌O的導(dǎo)電性能，其實(shí)物圖如圖２－１所示。逡逑｜煖Ｉ逡逑％邋％％邐亁逡逑。}保梗垮斡蓿В咤義賢跡玻毖艏滴锿煎義弦跫鬧票福哄義媳臼笛槭褂玫囊跫牧銜郝虻納唐坊钚蘊(yùn)浚ǎ茫蹋保埃叮�，活刑N(yùn)靠掌跫杉魈澹義洗呋愫頭浪鈣閎糠腫槌傘＜魈澹航恍飧滯ǜ炙恐本段埃沖澹恚恚┎眉舫芍本段義希叮靛澹悖淼腦殘甕�，并裂U礁炙孔齙枷擼靡掖汲逑叢儆謎裊笏逑錘刪唬娓杉村義峽傘４呋悖喚柿勘任罰海車母稍錒幕钚蘊(yùn)亢途鬯姆蟻┤橐海ü娓裎叮埃ィ┗旌暇齲義轄漣璩賞�，擀雁^桑埃稿澹恚硨穸鵲謀∑�，哉N掌蟹胖米勻渙欄�，染忬放入８�

本文編號(hào)：2760353