微生物燃料電池還原Cr（Ⅵ）及驅(qū)動(dòng)微生物電解池去除Pb（Ⅱ）的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-24 13:59
重金屬?gòu)U水的污染和能源危機(jī)是當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展面臨的重要問題。MFCS是一種新型的生物電化學(xué)技術(shù),能夠在陽(yáng)極利用電化學(xué)活性菌氧化有機(jī)物,在陰極還原重金屬,并獲得生物電。本研究結(jié)合MFCS發(fā)展現(xiàn)狀,以增強(qiáng)MFCS去除重金屬和產(chǎn)電能力為目的,研究了不同環(huán)境條件、不同陰極催化劑和電子中介體對(duì)MFCS還原重金屬同步產(chǎn)電性能的影響,最后通過利用MFCS產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)MECS運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)MFCS-MECS耦合系統(tǒng)同步去除重金屬Cr（VI）和Pb（II）的目的。主要研究成果如下:陰極液pH、陰極材料和金屬離子濃度對(duì)MFCS還原Cr（VI）和同步產(chǎn)電的性能起著重要的作用。當(dāng)陰極液pH為2.0時(shí),MFCS取得最好的電化學(xué)性能;陰極液pH過高或過低會(huì)通過影響電化學(xué)活性菌的活性而降低MFCS還原Cr（VI）和產(chǎn)電的能力。與碳刷和碳?xì)蛛姌OMFCS相比,碳布陰極MFCS由于較低的阻抗產(chǎn)生最大的Cr（VI）去除能力和最高的產(chǎn)電量。此外,隨著初始金屬離子濃度的增加,MFCS還原Cr（VI）的電化學(xué)反應(yīng)速率逐漸增強(qiáng),輸出功率也不斷增大。另外,在連續(xù)操作過程中,MFCS仍能在72 h內(nèi)完全還原Cr（VI）,但由于Cr（VI）...
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
013年中國(guó)能源消費(fèi)比例[6]
MFCS 中的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極上的產(chǎn)電質(zhì)子，電子和質(zhì)子分別通過外電路和質(zhì)子交換膜到達(dá)陰原反應(yīng)，從而產(chǎn)生生物電[17]。詳細(xì)的 MFCS 反應(yīng)過程（[14, 18]。（1）陽(yáng)極室底物的氧化：在厭氧環(huán)境下，陽(yáng)極的化反應(yīng)并生成質(zhì)子和電子；（2）胞內(nèi)外電子傳遞：反應(yīng)內(nèi)電子傳遞鏈上傳遞，并從某一地方脫落而將電子傳遞電路循環(huán)：陽(yáng)極表面的電子通過外循環(huán)傳遞到陰極上，到達(dá)陰極室；（4）陰極還原反應(yīng)：陰極電子受體接受電子陽(yáng)極底物的 MFCS 為例，其主要反應(yīng)如下[14]：C6H12O6+ 6 H2O → 6 CO2+ 24 H++ 24 e-6 O2+ 24 H2+ 24 e-→ 12 H2O 應(yīng)：C6H12O6+ 6 O2→ 6 CO2+ 6 H2O
圖 1-3細(xì)胞內(nèi) NADH呼吸電子傳遞鏈?zhǔn)疽鈭D[18]3 Schematic diagram of intracellular electron transfer chains o工作原理和反應(yīng)式可知，MFCS 陽(yáng)極是厭氧反應(yīng)，底物是乳酸鈉等，也可是有機(jī)污染物，如偶氮染料、有機(jī)廢水等還原性能的介質(zhì)，如氧氣、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀質(zhì)子交換膜，也可以使用陰離子交換膜、玻璃纖維等[19]；素 C、電子穿梭體或生物納米導(dǎo)線等[20]。的發(fā)展歷史為一種通過微生物獲取電能的新型電化學(xué)裝置，很早就成植物學(xué)家 Potter發(fā)現(xiàn)通過利用大腸桿菌作為生物催化劑但這一發(fā)現(xiàn)在之后的 55 年內(nèi)沒有引起科學(xué)界的足夠重視
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]試論能源危機(jī)前思考之路[J]. 莫福榮. 低碳世界. 2018(03)
[2]構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng) 推動(dòng)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展[J]. 劉振亞. 中國(guó)電力企業(yè)管理. 2014(23)
[3]全球氣候變暖:人類面臨的世紀(jì)挑戰(zhàn)[J]. 費(fèi)維揚(yáng),趙興雷,周文戟. 生態(tài)經(jīng)濟(jì). 2009(04)
博士論文
[1]殼聚糖衍生材料制備及其對(duì)水中鉛和酸性橙7的吸附機(jī)理研究[D]. 李婷婷.湖南大學(xué) 2016
[2]微生物燃料電池中多元生物質(zhì)產(chǎn)電特性與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：3407879
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
013年中國(guó)能源消費(fèi)比例[6]
MFCS 中的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極上的產(chǎn)電質(zhì)子，電子和質(zhì)子分別通過外電路和質(zhì)子交換膜到達(dá)陰原反應(yīng)，從而產(chǎn)生生物電[17]。詳細(xì)的 MFCS 反應(yīng)過程（[14, 18]。（1）陽(yáng)極室底物的氧化：在厭氧環(huán)境下，陽(yáng)極的化反應(yīng)并生成質(zhì)子和電子；（2）胞內(nèi)外電子傳遞：反應(yīng)內(nèi)電子傳遞鏈上傳遞，并從某一地方脫落而將電子傳遞電路循環(huán)：陽(yáng)極表面的電子通過外循環(huán)傳遞到陰極上，到達(dá)陰極室；（4）陰極還原反應(yīng)：陰極電子受體接受電子陽(yáng)極底物的 MFCS 為例，其主要反應(yīng)如下[14]：C6H12O6+ 6 H2O → 6 CO2+ 24 H++ 24 e-6 O2+ 24 H2+ 24 e-→ 12 H2O 應(yīng)：C6H12O6+ 6 O2→ 6 CO2+ 6 H2O
圖 1-3細(xì)胞內(nèi) NADH呼吸電子傳遞鏈?zhǔn)疽鈭D[18]3 Schematic diagram of intracellular electron transfer chains o工作原理和反應(yīng)式可知，MFCS 陽(yáng)極是厭氧反應(yīng)，底物是乳酸鈉等，也可是有機(jī)污染物，如偶氮染料、有機(jī)廢水等還原性能的介質(zhì)，如氧氣、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀質(zhì)子交換膜，也可以使用陰離子交換膜、玻璃纖維等[19]；素 C、電子穿梭體或生物納米導(dǎo)線等[20]。的發(fā)展歷史為一種通過微生物獲取電能的新型電化學(xué)裝置，很早就成植物學(xué)家 Potter發(fā)現(xiàn)通過利用大腸桿菌作為生物催化劑但這一發(fā)現(xiàn)在之后的 55 年內(nèi)沒有引起科學(xué)界的足夠重視
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]試論能源危機(jī)前思考之路[J]. 莫福榮. 低碳世界. 2018(03)
[2]構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng) 推動(dòng)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展[J]. 劉振亞. 中國(guó)電力企業(yè)管理. 2014(23)
[3]全球氣候變暖:人類面臨的世紀(jì)挑戰(zhàn)[J]. 費(fèi)維揚(yáng),趙興雷,周文戟. 生態(tài)經(jīng)濟(jì). 2009(04)
博士論文
[1]殼聚糖衍生材料制備及其對(duì)水中鉛和酸性橙7的吸附機(jī)理研究[D]. 李婷婷.湖南大學(xué) 2016
[2]微生物燃料電池中多元生物質(zhì)產(chǎn)電特性與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：3407879
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