铜对沉积型微生物燃料电池运行特性的影响研究

发布时间：2020-02-15 16:27

【摘要】：微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种集产电与污染物去除于一体的新技术。沉积型MFC(Sediment MFC，SMFC)由埋于厌氧底泥的阳极和悬于上方好氧水体的阴极构成，适用于河湖底泥的原位生态修复和固体废弃物的处理。然而，随着重工业的发展，底泥的重金属污染越来越严重，这为SMFC的实际应用带来严峻的考验。因此，考察重金属对SMFC体系运行特性的影响，对其在底泥原位修复中的应用具有重要意义。主要研究内容和结果如下： (1)氯化钾溶液作为SMFC电解液的可行性分析。相对于磷酸盐缓冲溶液体系，KCl溶液体系峰电压值为152.8±2.6mV，降低了25%。由于KCl溶液体系电导率较低，且不具有缓冲能力，导致体系内阻增大，输出电压降低，COD去除率和库仑效率等也随之降低。 (2)铜对SMFC运行特性的影响研究。主要考察了铜对SMFC体系输出电压、胞外聚合物总量及组成的影响。铜的形态分布表明，体系中70%以上的铜是以有机物态、碳酸盐态和硫化物态三种稳定的形态存在，生物有效性较低。因此，铜的存在没有对体系输出电压产生显著影响。此外，铜对阴极和阳极的同时作用，也可能造成其对体系输出电压的影响不显著。 (3)铜对双室MFC运行特性的影响研究。通过分别或同时向阳极和阴极添加铜，考察了铜对阴极和阳极的影响。结果表明，铜会对阴极和阳极同时产生影响，且影响效果不同。阳极添加10mg/L的铜会抑制产电微生物活性，增大阳极反应的活化内阻及体系的表观内阻，降低电能输出和库仑效率。阴极添加500mg/L的铜可显著降低阴极反应的活化内阻及体系的表观内阻，提高体系的产电性能。由于两室间存在较高的浓度梯度，，阴极上清液中的铜会迁移扩散至阳极室(2.8%)，影响阳极产电微生物活性。 (4)铜对预挂膜SMFC运行特性的影响研究。结果表明，当铜浓度为1mg/L和3mg/L时，阴阳极内阻均减小，进而导致体系表观内阻减小，输出电压、COD去除率、库仑效率和生物量增加。当铜浓度为7mg/L和12mg/L时，阳极内阻增大，阴极内阻减小，前者的变化程度大于后者，导致体系表观内阻增大，输出电压、COD去除率、库仑效率和生物量降低。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM911.4

【参考文献】

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本文编号：2579860