本文關(guān)鍵詞：生物電化學(xué)系統(tǒng)回收混合金屬鎘銅鉻的離子交換膜效應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生物電化學(xué)系統(tǒng)(BESs)是微生物燃料電池(MFCs)和微生物電解池(MECs)的統(tǒng)稱,以微生物為催化劑直接將有機(jī)物或無機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。經(jīng)典的雙室生物電化學(xué)系統(tǒng)由陰極室、陽極室和隔離膜組成。具有氧化性的重金屬如Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、 Fe(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)等,均可以在雙室BESs的陰極被有效還原,為實(shí)現(xiàn)BESs陽極去除有機(jī)污染物、陰極回收重金屬的多功效提供了有效途徑。雖然多人已開展了基于陰離子交換膜(AEM)、陽離子交換膜(CEM)、質(zhì)子交換膜(PEM)或雙極膜的雙室BESs回收重金屬的研究,但系統(tǒng)比較不同離子交換膜對(duì)BESs回收不同金屬的研究還鮮有報(bào)道�；诖�,本研究以常用的CEM、AEM、兩種Nafion膜(115型、212型)為研究對(duì)象,以混合重金屬Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)為陰極液,以乙酸為陽極底物、磷酸緩沖液為陽極液,考察不同類型離子交換膜條件下的BESs性能。研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)高效的BESs陽極去除有機(jī)物同步陰極回收混合金屬鉻銅鎘提供初步的理論依據(jù)與保證。結(jié)果表明,(1)四種膜在開路條件下均比閉路條件下的金屬透過率高。其中,Nafion212的金屬透過率最高,在開路條件、運(yùn)行96小時(shí)、三種金屬初始濃度均為10 mM時(shí),Cu(Ⅱ)透過Nafion 212的百分比最大為29.1±0.2%,是閉路條件下的5.3倍。(2)降低初始金屬離子濃度,增加金屬透過離子交換膜的百分率。其中,AEM的透過率最大。在閉路條件下,金屬初始濃度均為1.0 mM、運(yùn)行96小時(shí),高達(dá)5.8±0.8%的Cr(Ⅵ)透過AEM,是初始分別為10 mM時(shí)的1.9倍。(3)四種膜的陽極陰離子在開路條件均比閉路條件下的透過率高,其中,CH3COO-對(duì)AEM的透過百分比最大,是閉路條件下的1.3倍。(4)隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),膜性能下降,第7周期(90天)后,AEM的功率密度由初始時(shí)的360 mW/m2下降為30 mW/m2,降低78.9%,EIS分析表明,膜內(nèi)阻由2.4 Ω升高至18Ω,是新膜的6.2倍。經(jīng)清洗后不同膜的活性均有所恢復(fù)。其中Nafion 212再生性最好,功率密度恢復(fù)到新膜的95%。
【關(guān)鍵詞】：生物電化學(xué)系統(tǒng) 離子交換膜 金屬回收 金屬擴(kuò)散
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TM911.45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 研究背景8-22
• 1.1 重金屬廢水及處理方法8-9
• 1.2 生物電化學(xué)系統(tǒng)9-16
• 1.2.1 BESs還原重金屬9-16
• 1.3 BESs中膜的性能16-20
• 1.3.1 BESs中膜的性能16-19
• 1.3.2 膜的壽命評(píng)價(jià)19-20
• 1.4 研究目的、研究?jī)?nèi)容和研究意義20-22
• 1.4.1 研究目的、研究意義20-21
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容21-22
• 2 實(shí)驗(yàn)材料與方法22-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料22-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑23-25
• 2.2.3 離子交換膜的預(yù)處理與清洗25-26
• 2.2.4 接種污泥、培養(yǎng)基及反應(yīng)液26-27
• 2.3 電池性能參數(shù)測(cè)定與計(jì)算27-29
• 2.3.1 電流、電流密度、功率密度、電量和表觀電阻27-28
• 2.3.2 陽極庫侖效率28
• 2.3.3 離子運(yùn)輸、吸附百分比計(jì)算28-29
• 2.3.4 極化曲線和波德曲線29
• 2.4 分析方法29-32
• 2.4.1 銅、鎘和總鉻的分析方法29-30
• 2.4.2 鉻的分析方法30
• 2.4.3 COD的分析方法30-31
• 2.4.4 乙酸的測(cè)定31
• 2.4.5 磷酸的測(cè)定31-32
• 3 結(jié)果與討論32-47
• 3.1 反應(yīng)器的馴化與電信息采集32-33
• 3.2 離子透膜33-41
• 3.2.1 分別為10 mM的混合金屬對(duì)膜的透過性33-36
• 3.2.2 CH_3COO~-和PO_4~(3-)對(duì)膜的透過性36-37
• 3.2.3 分別為1.0 mM的混合金屬對(duì)膜的透過性37-39
• 3.2.4 pH的變化39-40
• 3.2.5 小結(jié)40-41
• 3.3 產(chǎn)能與壽命評(píng)價(jià)41-47
• 3.3.1 不同膜裝置的產(chǎn)能41-42
• 3.3.2 膜污染表觀圖42-43
• 3.3.3 同膜裝置的極化曲線43-44
• 3.3.4 不同周期下膜對(duì)離子的透過量44-45
• 3.3.5 不同膜的內(nèi)阻45-46
• 3.3.6 小結(jié)46-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 致謝52-53

【相似文獻(xiàn)】

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