本文關(guān)鍵詞：生物膜電極法耦合人工濕地型微生物燃料電池對(duì)難降解有機(jī)物去除特性的研究

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【摘要】：本文以生物膜電極反應(yīng)器(BER)作為人工濕地型微生物燃料電池(CWMFC)的前處理,利用BER單元的電化學(xué)和生物電化學(xué)作用,提高難降解有機(jī)印染廢水的可生化性,促進(jìn)CWMFC單元對(duì)難降解有機(jī)印染廢水的去除和同步產(chǎn)電,同時(shí)將CWMFC產(chǎn)生的電能用于BER,形成BER-CWMFC耦合系統(tǒng),從能量和物質(zhì)兩方面達(dá)到耦合。以偶氮染料活性艷紅X-3B作為目標(biāo)污染物,研究了一體式BER與三維BER對(duì)活性艷紅X-3B的去除效果和影響因素,重點(diǎn)考察了一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)與三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的電學(xué)特性和對(duì)X-3B的降解特性。研究結(jié)果如下；研究了電壓對(duì)一體式BER去除性能的影響,結(jié)果表明當(dāng)電壓不低于0.8V時(shí),電化學(xué)和生物電化學(xué)的促進(jìn)作用才較為明顯,電壓0.8V和1.0V時(shí)一體式BER的X-3B去除率比對(duì)照系高出18.63%和35.86%。構(gòu)建一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)耦合系統(tǒng)中CWMFC堆棧電池堆最大輸出電壓為0.95V,最大輸出功率為0.21mW,同時(shí)CWMFC堆棧電池堆未出現(xiàn)電壓反轉(zhuǎn),系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。結(jié)果表明,一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的X-3B去除率相比未耦合時(shí)的一體式BER裝置與CWMFC裝置分別提高了34.46%和7.16%,耦合后X-3B的去除率得到了提高。研究了電流對(duì)一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的影響,耦合系統(tǒng)中一體式BER單元的CODcr去除率與X-3B去除率變化趨勢(shì)與電流變化一致,隨著電流的升高而升高,CODcr去除率在73.00%-88.62%之間,X-3B去除率在44.03%～60.70%之間；耦合系統(tǒng)中一體式BER在0.2-0.6V電壓內(nèi)仍能保持較好的X-3B去除性能。隨著電流變化,耦合系統(tǒng)中兩個(gè)CWMFC單元的CODcr去除率相似,穩(wěn)定在75.00%左右,而兩個(gè)CWMFC單元的X-3B去除率差異變大,電流的變化促使CWMFC-1的X-3B去除性能得到了提高,而CWMFC-2的X-3B去除性能受到了抑制,因此整個(gè)耦合系統(tǒng)的X-3B去除率隨著電流的變化而略有下降。研究了進(jìn)水X-3B的濃度及外加電壓對(duì)三維BER降解X-3B的影響。結(jié)果表明,電化學(xué)和生物電化學(xué)作用提高了三維BER對(duì)X-3B的去除能力,相比未加電的三維BER,其X-3B去除率提高了20.00%左右。在0.5-2.0V范圍內(nèi),電壓對(duì)三維BER的促進(jìn)作用相似；進(jìn)水X-3B的濃度在200-800mg/L時(shí),進(jìn)水濃度對(duì)三維BER去除X-3B的性能無明顯影響；三維BER裝置的表觀內(nèi)阻穩(wěn)定。結(jié)合UV-Vis和GC-MS分析,三維BER對(duì)X-3B的去除首先是偶氮雙鍵的斷裂,在陰極表面產(chǎn)生的苯胺等芳香胺類物質(zhì)可以在陽(yáng)極作用下得到進(jìn)一步的降解。構(gòu)建三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng),對(duì)耦合系統(tǒng)的電學(xué)特性與X-3B的降解特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)能有效去除高濃度活性艷紅X-3B廢水,當(dāng)進(jìn)水X-3B濃度分別為500mg-和1000mg/L時(shí),其X-3B去除率均在99.00%以上。三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,CWMFC單元的最大輸出電壓為0.50V,最大輸出功率為0.31mW。一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)與三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)對(duì)X-3B的去除率均高于97.00%。與一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)相比,三維BER-CWMFC系統(tǒng)處理高濃度X-3B廢水更具優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：生物膜電極反應(yīng)器 人工濕地型微生物燃料電池 活性艷紅X-3B 耦合系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X791;TM911.45
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11
• 1.2 偶氮染料廢水處理方法概述11-14
• 1.3 生物膜電極法的研究進(jìn)展14-16
• 1.3.1 二維生物膜電極法研究概況14-15
• 1.3.2 三維生物膜電極法研究概況15-16
• 1.4 微生物燃料電池技術(shù)的研究進(jìn)展16-19
• 1.4.1 微生物燃料電池的基本原理16-17
• 1.4.2 微生物燃料電池堆棧研究17-18
• 1.4.3 微生物燃料電池在廢水處理研究中的應(yīng)用18-19
• 1.5 研究的目的、意義及內(nèi)容19-21
• 1.5.1 課題目的及意義19
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法21-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置21-23
• 2.2 偶氮染料活性艷紅X-3B23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)用水23-24
• 2.4 污泥接種馴化掛膜24-25
• 2.5 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備25
• 2.6 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析方法25-28
• 2.6.1 物理和化學(xué)分析指標(biāo)25-26
• 2.6.2 光譜掃描分析26-28
• 第三章 一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)降解活性艷紅X-3B的性能研究28-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法28-29
• 3.2 討論與分析29-40
• 3.2.1 一體式BER單體運(yùn)行特性29-31
• 3.2.2 CWMFC堆棧電池堆運(yùn)行特性31-32
• 3.2.3 一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的電學(xué)特性32-34
• 3.2.4 一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)對(duì)X-3B的去除特性34-36
• 3.2.5 電流對(duì)一體式BER-CWMFC耦合系統(tǒng)各個(gè)單元的影響36-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第四章 三維BER降解活性艷紅X-3B的研究42-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方法42
• 4.2 結(jié)果與分析42-52
• 4.2.1 染料濃度對(duì)三維BER降解去除的影響42-44
• 4.2.2 不同電壓對(duì)三維BER降解去除的影響44-46
• 4.2.3 紫外—可見光譜(UV-Vis)分析46-48
• 4.2.4 氣相色譜-質(zhì)譜分析(GC-MS)掃描分析48-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)降解活性艷紅X-3B的性能研究53-58
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法53
• 5.2 結(jié)果與討論53-57
• 5.2.1 三維BER-CWMFC耦合系統(tǒng)的電學(xué)特性53-54
• 5.2.2 不同進(jìn)水濃度對(duì)X-3B去除的影響54-56
• 5.2.3 三維BER耦合系統(tǒng)與一體式BER耦合系統(tǒng)的比較56-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 作者簡(jiǎn)介67

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本文編號(hào)：548144