AC/PTFE微生物燃料电池阴极去除罗丹明B及同步产电性能
发布时间：2020-12-29 10:14
采用辊压成型法制备了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）质量比分别为6、5和3的AC/PTFE电极,并利用SEM对电极表面进行表征。结果表明,随着质量比的降低电极表面活性炭颗粒间的连接更为紧密。以制得的AC/PTFE电极,碳毡分别为微生物燃料电池（MFC）的阴极、阳极,利用AC/PTFE阴极在曝气条件下产生的过氧化氢在阴极处理模拟的罗丹明B废水。研究了不同质量比AC/PTFE阴极对罗丹明B的去除效果及同步产电情况,结果表明以AC/PTFE质量比为6的AC/PTFE阴极在96 h内对罗丹明B的去除率达到96%,MFC获得的最大功率密度为105 mW·m-2;同时研究了在阴极液加入0.2 g·L-1Fe2+的条件下,阴极液为不同pH值时,阴极对罗丹明B的去除效果及MFC产电情况。结果表明在阴极液pH=3的情况下,罗丹明B的去除率在36 h内达到了98.9%,MFC的最大功率密度达到210 mW·m-2,罗丹明B的去除速率及MFC能量的输出得到了明显提高。
【文章来源】：环境工程学报. 2016年11期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
活性炭/聚四氟乙烯电极表面的扫描电镜图
图1为各电极表面在放大10000倍后的SEM图，从图1可以看出，随着电极中聚四氟乙烯质量的增加电极表面的活性炭粉末之间粘接地更为紧密。2．2AC/PTFE电极降解罗丹明B废水的研究2．2．1H2O2的产量构建以质量比为6∶1的AC/PTFE复合电极、碳毡为阴、阳极的微生物燃料电池系统测定AC/PT-FE阴极产生的H2O2量。其外接电阻为200Ω，阴极液为0．1mol·L－1的硫酸钠溶液，并连续在阴极室以200mL·min－1的速度曝空气。MFC运行期间，每间隔一段时间取样，取样周期为96h。测得的H2O2的生成量如图2所示，随着MFC的运行时间的延长，其浓度不断累积，96h后累积达到0．438mg·L－1。图1活性炭/聚四氟乙烯电极表面的扫描电镜图Fig．1SEMimagesofsurfaceofAC/PTFEelectrodes图2不同时间条件下微生物燃料电池阴极过氧化氢产生量Fig．2ProductionofH2O2inMFCcathodewithtime2．2．2几种不同阴极对罗丹明B降解及产电研究本实验制备了活性炭与聚四氟乙烯质量比为6、5和3的AC/PTFE复合电极，分别以其作为微生物燃料电池的阴极，碳毡为阳极构造了微生物燃料电池反应器。外接电阻200Ω，阴极液为50mg·L－1的罗丹明B溶液，电解质为0．1mol·L－1的硫酸钠溶液，并不断以200mL·min－1的速度向阴极室6167
闹柿勘?为6、5和3时，微生物燃料电池的输出电压基本维持在(165±15)、(150±15)、(120±15)mV。从图3可以看出，闭路条件下，经过96h的运行后，当活性炭和聚四氟乙烯的质量比为6、5、3时，MFC对罗丹明B的去除率分别达到96．3%、75．8%和39．0%。开路条件下，电极对罗丹明B的吸附去除率分别为65．0%、56．5%和29．9%。得出MFC闭路条件下的罗丹明B去除率总是高于开路条件下的去除率，这归因于在MFC闭路条下，以曝气AC/PTFE为阴极，0．1mol·L－1硫酸钠溶液为电解质时，MFC阴极会产生具有氧化活性的H2O2(见图2)，过氧化氢参与了罗丹明B的氧化降解去除;在MFC闭路、开路条件下，随着活性炭与聚四氟乙烯质量比的降低，即聚四氟乙烯的量增加，微生物燃料电池对罗丹明B的去除率均下降。这是由于在开路条件下，随着电极中聚四氟乙烯量的增加，电极表面的活性炭粉末连接得更紧密(见图1)，导致吸附效率下降;闭路条件下，从MFC产生的输出电压来看，阴极产生的过氧化氢的量随着电极中聚四氟乙烯量的增加而减少。从罗丹明B的去除效果高低可以得出，3种不同活性炭与聚四氟乙烯的质量比例中，6∶1的质量比制成的AC/PTFE电极是比较优选的电极。注:空心标志为MFC开路的条件图2不同质量比活性炭/聚四氟乙烯阴极对罗丹明B去除效果Fig．2AC/PTFEMFCcathodewithdifferentmassratiosforremovalofＲhB图4为以不同质量比的AC/PTFE复合电极为阴极的MFC功率密度曲线图和极化曲线图。从图4中可以得出以3种不同质量比AC/PTFE为MFC阴极，以相同条件运行96h后，MFC获得的最大功率密度图4以不同质量比活性炭/聚四氟乙烯为阴极时微生物燃料电池的功率密度曲线和极化曲线Fig．4PowerdensitycurvesandpolarizationcurvesofMFCequippedwithAC/P
【参考文献】：
期刊论文
[1]还原性硫化物微生物燃料电池偶联偶氮染料降解[J]. 崔旸,苏文涛,高平,李大平. 应用与环境生物学报. 2012(06)
[2]微生物燃料电池降解啤酒废水及同步产电特性[J]. 蒋胜韬,管玉江,白书立,周娇娣. 中国给水排水. 2012(13)
[3]处理垃圾渗滤液的Fe/C空气阴极MFC性能研究[J]. 唐玉兰,彭漫,于燕,何亚婷,傅金祥,赵玉华. 环境科学. 2012(06)
[4]木质素磺酸盐在微生物燃料电池中的降解及产电性能研究[J]. 赵世辉,李友明,万小芳,莫光权. 环境工程学报. 2011(07)
[5]生物阴极型微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电性能研究[J]. 毕哲,胡勇有,孙健. 环境科学学报. 2009(08)
博士论文
[1]微生物燃料电池的电子传递方式及其在典型有机污染物降解中的应用研究[D]. 杨永刚.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]电Fenton法处理印染废水的研究[D]. 张燕.西安建筑科技大学 2009
本文编号：2945470
【文章来源】：环境工程学报. 2016年11期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
活性炭/聚四氟乙烯电极表面的扫描电镜图
图1为各电极表面在放大10000倍后的SEM图，从图1可以看出，随着电极中聚四氟乙烯质量的增加电极表面的活性炭粉末之间粘接地更为紧密。2．2AC/PTFE电极降解罗丹明B废水的研究2．2．1H2O2的产量构建以质量比为6∶1的AC/PTFE复合电极、碳毡为阴、阳极的微生物燃料电池系统测定AC/PT-FE阴极产生的H2O2量。其外接电阻为200Ω，阴极液为0．1mol·L－1的硫酸钠溶液，并连续在阴极室以200mL·min－1的速度曝空气。MFC运行期间，每间隔一段时间取样，取样周期为96h。测得的H2O2的生成量如图2所示，随着MFC的运行时间的延长，其浓度不断累积，96h后累积达到0．438mg·L－1。图1活性炭/聚四氟乙烯电极表面的扫描电镜图Fig．1SEMimagesofsurfaceofAC/PTFEelectrodes图2不同时间条件下微生物燃料电池阴极过氧化氢产生量Fig．2ProductionofH2O2inMFCcathodewithtime2．2．2几种不同阴极对罗丹明B降解及产电研究本实验制备了活性炭与聚四氟乙烯质量比为6、5和3的AC/PTFE复合电极，分别以其作为微生物燃料电池的阴极，碳毡为阳极构造了微生物燃料电池反应器。外接电阻200Ω，阴极液为50mg·L－1的罗丹明B溶液，电解质为0．1mol·L－1的硫酸钠溶液，并不断以200mL·min－1的速度向阴极室6167
闹柿勘?为6、5和3时，微生物燃料电池的输出电压基本维持在(165±15)、(150±15)、(120±15)mV。从图3可以看出，闭路条件下，经过96h的运行后，当活性炭和聚四氟乙烯的质量比为6、5、3时，MFC对罗丹明B的去除率分别达到96．3%、75．8%和39．0%。开路条件下，电极对罗丹明B的吸附去除率分别为65．0%、56．5%和29．9%。得出MFC闭路条件下的罗丹明B去除率总是高于开路条件下的去除率，这归因于在MFC闭路条下，以曝气AC/PTFE为阴极，0．1mol·L－1硫酸钠溶液为电解质时，MFC阴极会产生具有氧化活性的H2O2(见图2)，过氧化氢参与了罗丹明B的氧化降解去除;在MFC闭路、开路条件下，随着活性炭与聚四氟乙烯质量比的降低，即聚四氟乙烯的量增加，微生物燃料电池对罗丹明B的去除率均下降。这是由于在开路条件下，随着电极中聚四氟乙烯量的增加，电极表面的活性炭粉末连接得更紧密(见图1)，导致吸附效率下降;闭路条件下，从MFC产生的输出电压来看，阴极产生的过氧化氢的量随着电极中聚四氟乙烯量的增加而减少。从罗丹明B的去除效果高低可以得出，3种不同活性炭与聚四氟乙烯的质量比例中，6∶1的质量比制成的AC/PTFE电极是比较优选的电极。注:空心标志为MFC开路的条件图2不同质量比活性炭/聚四氟乙烯阴极对罗丹明B去除效果Fig．2AC/PTFEMFCcathodewithdifferentmassratiosforremovalofＲhB图4为以不同质量比的AC/PTFE复合电极为阴极的MFC功率密度曲线图和极化曲线图。从图4中可以得出以3种不同质量比AC/PTFE为MFC阴极，以相同条件运行96h后，MFC获得的最大功率密度图4以不同质量比活性炭/聚四氟乙烯为阴极时微生物燃料电池的功率密度曲线和极化曲线Fig．4PowerdensitycurvesandpolarizationcurvesofMFCequippedwithAC/P
【参考文献】：
期刊论文
[1]还原性硫化物微生物燃料电池偶联偶氮染料降解[J]. 崔旸,苏文涛,高平,李大平. 应用与环境生物学报. 2012(06)
[2]微生物燃料电池降解啤酒废水及同步产电特性[J]. 蒋胜韬,管玉江,白书立,周娇娣. 中国给水排水. 2012(13)
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博士论文
[1]微生物燃料电池的电子传递方式及其在典型有机污染物降解中的应用研究[D]. 杨永刚.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]电Fenton法处理印染废水的研究[D]. 张燕.西安建筑科技大学 2009
本文编号：2945470
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