本文關鍵詞：微生物燃料電池對土壤重金屬的去除效能研究

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【摘要】：本研究充分利用了土壤在結構上易形成微生物燃料電池(MFC)的有利條件,和重金屬在電場作用下會發(fā)生遷移的特點,將MFC建立在土壤環(huán)境中,構建新型的土壤微生物燃料電池(土壤MFC)。利用土壤MFC所產(chǎn)生的微電場,通過其產(chǎn)電機制與重金屬可遷移性的耦合,實現(xiàn)對土壤中重金屬的去除。本課題以重金屬Cu為目標污染物,研究了EDTA-Na、檸檬酸鈉、檸檬酸、皂素在不同濃度、不同pH、不同水土比的條件下對土壤中Cu脫附效率的影響以確定土壤中Cu的最佳脫附條件。在此基礎上研究加入EDTA-Na2與不加EDTA-Na2對微生物燃料電池的產(chǎn)電及重金屬銅去除效率的影響�？疾炝送寥牢⑸锶剂想姵卦诓煌庾�、不同電極間距、不同土壤pH下對電池產(chǎn)電性能及對Cu的去除效率的影響。結果表明：(1)確定了濃度為20g/L,pH為7的EDTA-Na2為重金屬銅的最佳脫附條件。在此條件下構建了水土比為40%的土壤MFC,在70天的實驗周期內(nèi)形成5個產(chǎn)電周期,添加EDTA-Na2的土壤MFC的最大電壓為365mV,系統(tǒng)內(nèi)阻約為941.66Ω；未添加EDTA-Na2的土壤MFC的最大電壓為279mV,系統(tǒng)內(nèi)阻約為1014.6Ω。說明EDTA-Na2的加入提高了土壤MFC的產(chǎn)電電壓,降低了土壤MFC的內(nèi)阻。(2)土壤MFC中的水溶態(tài)銅的含量隨運行時間而減少,即遷移出土壤的銅隨運行時間而增加。實驗結束時,加入EDTA-Na2脫附劑的閉路土壤MFC對銅的去除率23.62%,高于加入EDTA-Na2脫附劑的斷路土壤MFC的6.17%及不加EDTA-Na2脫附劑的閉路土壤MFC的8.67%。結果反映了土壤MFC中EDTA-Na2的引入和產(chǎn)電效應對銅去除效能的影響和促進作用。修復后的閉路土壤MFC從陽極到陰極pH逐漸增大,陽極pH大約為7.0,陰極pH大約為8.3,而斷路土壤MFC的各段pH相差不大,大約為7.5。(3)隨著外接電阻值的減小,系統(tǒng)輸出電壓減小,電流增大。在長期運行的土壤MFC中,外接電阻越接近電池內(nèi)阻,其可獲得的功率密度越大,土壤中Cu的去除率與輸出電壓呈正相關關系；在100mm-80mm范圍內(nèi),縮小電極間距可提高土壤MFC產(chǎn)電性能,超出此范圍繼續(xù)縮小間距反而不利于土壤MFC產(chǎn)電。土壤MFC隨電極間距的減小,內(nèi)阻逐漸減小。銅的去除率受輸出電壓和電極間距的雙重影響。陰陽極間距越長,遷移路徑延長,重金屬去除率降低。初始營養(yǎng)液pH為7的土壤MFC產(chǎn)生的電壓最高,初始營養(yǎng)液pH為3的土壤MFC產(chǎn)生的電壓最低。土壤MFC在初始營養(yǎng)液pH為3時,內(nèi)阻最大,其他三組土壤MFC的內(nèi)阻相差不大。銅的去除率受輸出電壓和土壤中pH的雙重影響,初始營養(yǎng)液pH為3、5、7、9的土壤MFC對重金屬銅的去除率分別為14.46%、19.79%、27.96%、13.63%。pH越高,土壤中重金屬銅的水溶態(tài)含量越低,乙酸可提取態(tài)含量越高。(4)最后,對土壤微生物燃料電池修復重金屬污染土壤的基礎研究進行了總結,并指出今后的研究方向。
【關鍵詞】：土壤微生物燃料電池 重金屬銅 脫附率 產(chǎn)電 去除率
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 土壤重金屬污染11-14
• 1.1.1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 土壤重金屬污染危害12-14
• 1.2 重金屬污染土壤的修復處理技術及其優(yōu)缺點14-18
• 1.2.1 物理修復14-16
• 1.2.2 化學修復16-17
• 1.2.3 生物修復17-18
• 1.3 微生物燃料電池技術18-21
• 1.3.0 微生物燃料電池的發(fā)展18-19
• 1.3.1 微生物燃料電池的工作原理19-21
• 1.3.2 微生物燃料電池去除重金屬的應用研究21
• 1.4 研究目的及內(nèi)容21-23
• 1.4.1 研究目的及思路21-22
• 1.4.2 研究內(nèi)容22-23
• 第二章 實驗材料及分析測試方法23-31
• 2.1 實驗裝置23-24
• 2.2 實驗材料、藥品及儀器24-26
• 2.2.1 污染土壤的制備24-25
• 2.2.2 接種污泥的處理25
• 2.2.3 實驗藥品與儀器25-26
• 2.3 測定項目及方法26-31
• 2.3.1 電池性能指標26-28
• 2.3.2 土壤樣品的分析測定方法28-31
• 第三章 重金屬脫附劑的選擇及MFC去除重金屬的特性31-45
• 3.1 實驗方法31-32
• 3.2 結果與討論32-43
• 3.2.1 重金屬脫附條件的選擇32-35
• 3.2.2 最佳脫附條件下土壤MFC產(chǎn)電特性35-39
• 3.2.3 重金屬的去除特性39-43
• 3.2.4 土壤pH的變化43
• 3.3 小結43-45
• 第四章 土壤MFC產(chǎn)電及去除重金屬的影響因素研究45-68
• 4.1 實驗方法45-46
• 4.2 結果與討論46-66
• 4.2.1 不同外阻土壤MFC的產(chǎn)電及重金屬去除特性46-53
• 4.2.2 不同陰陽極間距土壤MFC的產(chǎn)電及重金屬去除特性53-59
• 4.2.3 不同初始pH土壤MFC的產(chǎn)電及重金屬去除特性59-66
• 4.3 小結66-68
• 第五章 結論與展望68-70
• 5.1 研究結論68-69
• 5.2 研究展望69-70
• 參考文獻70-76
• 致謝76-77
• 攻讀碩士學位期間科研成果77

【參考文獻】

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1 印霞h，

本文編號：911161