铁锰复合阴极MFC-EF耦合系统产电及降解RhB的效能与机制
发布时间：2021-06-25 08:34
为了实现微生物燃料电池（MFC）微电的原位利用,结合电芬顿（Electro-Fenton,以下简称EF）技术的优势,构建了MFC-EF耦合系统。为了进一步提高该耦合系统的性能,在Fenton催化剂铁的基础上引入类芬顿（Fenton-like）催化剂锰,制备出铁锰双金属复合阴极（FeMnOx/CF复合电极,其中CF指碳纤维刷）,并与碳纤维（CF）无负载电极、Fe&Fe2O3/CF复合电极进行对比,探究了MFC-EF耦合系统的电化学性能及其对目标污染物罗丹明B（RhB）的降解效果。采用SEM、EDS、XPS等手段对电极材料进行表征分析,根据电压、电极电势、极化曲线和功率密度曲线等参数分析MFC-EF的电化学性能,通过H2O2的产生量及电流效率、RhB去除率和TOC去除率等指标评价该耦合系统对污染物的降解能力。结果表明,FeMnOx/CF复合电极上成功负载了Fe和Mn的二元金属氧化物,电极表面粗糙度和接触面积增大,提高了电极的传质效率;FeMnO
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFC-EF耦合系统构型图
判定MFC-EF系统是否实现启动成功。制备FeMFe&Fe2O3/CF 复合电极及 CF 无负载电极三种阴极材料，并采PS 等手段对其进行表征分析，根据表征分析的结果，判定电极，同时分析电极材料的相关性质。为了探究铁锰复合阴极材料极先后置入成功启动后的 MFC-EF 耦合系统中，比较不同阴极统的电化学性能及对 RhB 的降解效果。实验过程中，参考相]，设置阴极染料 RhB 的初始浓度为 30 mg·L-1，支持电解质溶.1 mol·L-1，初始 pH 为 3，曝气速率为 200 mL·min-1。MFC-EF性能主要通过工作电压、极化曲线和功率密度曲线等参数来解效果则主要通过 MFC-EF 耦合系统的 H2O2的产生量及电流 TOC 去除率等指标来进行评价。在各指标比较之下，确定三种劣。在电极材料性能优良的前提下，设计实验测试电极材料的料的重复利用性能。C-EF 耦合系统的启动构建成功后，记录启动阶段的工作电压变化情况，如图 3-1 所
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文压曲线可知，随着运行时间的增加，MFC-EF 耦合系统的电压 0.7 V 左右，证明系统成功启动。 MFC-EF 耦合系统启动阶段的阳极电势和阴极电势，结果如图。MFC-EF 耦合系统启动之初（运行 115.5 h 之前），阳极电势出较大的上下波动，在图中体现为杂乱无章，没有明显的趋势增加（115.5h 以后），MFC-EF 耦合系统的阳极电势开始呈现出最终稳定在-0.199 V 附近；同时（运行 115.5 h 以后），阴极电规律的变化，即周期性的略微下降和上升，并整体稳定在0.47
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIL-101前体制备多孔铁碳材料构建高效异相电芬顿体系[J]. 王婷婷,张国权,周玉菲,凌威,杨凤林. 环境工程学报. 2019(01)
[2]泡沫铜阴极电芬顿氧化降解焦化废水研究[J]. 马放,徐炳乾,邱珊,邓凤霞,张青云,朱世殊. 给水排水. 2018(S2)
[3]电芬顿与光芬顿环境应用研究进展[J]. 刘晓成,魏建宏,周耀渝,张嘉超,罗琳. 当代化工. 2018(01)
[4]非均相电芬顿法处理废水的研究进展[J]. 南继林,许炉生,徐泽海,吕伯昇,吴成强,秦磊,张国亮. 浙江化工. 2017(10)
[5]铁酸锰纳米材料的制备及其对直接黑38的类芬顿催化降解研究[J]. 高佳,李娜,方雪,杨绍贵. 四川环境. 2016(03)
[6]纳米Fe3C/炭纤维非均相电芬顿降解二甲基砷的研究[J]. 李建斐,李一兵,孙猛,安晓强,许文泽,童雅婷,兰华春. 环境科学学报. 2016(09)
[7]稀土Ce3+掺杂Bi2WO6光催化降解罗丹明B的研究[J]. 王春英,朱清江,谷传涛,石湖泉,张大超,余长林. 中国环境科学. 2015(09)
[8]响应面法优化电解芬顿协同法深度处理老龄垃圾渗滤液[J]. 李莉,张赛,樊磊磊,张智,唐鹏飞. 土木建筑与环境工程. 2015(03)
[9]电芬顿降解罗丹明B机制研究[J]. 康可佳,刘侨博,刘薇,曾红云,曲茉莉. 现代农业科技. 2015(08)
[10]MFC-非均相Fenton法的甲基红脱色及产电性能研究[J]. 彭宏,刘维仪,黎嘉天. 工业水处理. 2015(04)
博士论文
[1]三维电极微生物燃料电池高级氧化水中对硝基苯酚研究[D]. 陈嘉懿.天津大学 2016
[2]电芬顿阴极材料的制备与转盘工艺的研究[D]. 周蕾.南开大学 2013
[3]微生物燃料电池SPG和PB/PANI氧还原阴极的研究[D]. 付磊.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]复合电极的制备及其在生物电芬顿系统中处理蒽醌染料废水的应用研究[D]. 许东伟.江南大学 2017
[2]阴极类电芬顿体系降解有机污染物及机理研究[D]. 孟建.西安建筑科技大学 2017
[3]强化电芬顿法处理石化废水反渗透浓水的研究[D]. 吴月.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
[4]非均相电芬顿法处理制药废水的研究[D]. 田江南.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
[5]超声辅助泡沫铜/H2O2体系处理印染废水效能研究[D]. 冀雅婉.哈尔滨工业大学 2016
[6]海底微生物燃料电池铁/锰改性电极及产电性能研究[D]. 李魁忠.中国海洋大学 2011
[7]电芬顿体系中高效气体扩散电极的研究与制备[D]. 李峥.燕山大学 2009
[8]Electro-Fenton体系阴极材料的制备和阴极过程分析[D]. 傅坚亮.浙江大学 2007
本文编号：3248883
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFC-EF耦合系统构型图
判定MFC-EF系统是否实现启动成功。制备FeMFe&Fe2O3/CF 复合电极及 CF 无负载电极三种阴极材料，并采PS 等手段对其进行表征分析，根据表征分析的结果，判定电极，同时分析电极材料的相关性质。为了探究铁锰复合阴极材料极先后置入成功启动后的 MFC-EF 耦合系统中，比较不同阴极统的电化学性能及对 RhB 的降解效果。实验过程中，参考相]，设置阴极染料 RhB 的初始浓度为 30 mg·L-1，支持电解质溶.1 mol·L-1，初始 pH 为 3，曝气速率为 200 mL·min-1。MFC-EF性能主要通过工作电压、极化曲线和功率密度曲线等参数来解效果则主要通过 MFC-EF 耦合系统的 H2O2的产生量及电流 TOC 去除率等指标来进行评价。在各指标比较之下，确定三种劣。在电极材料性能优良的前提下，设计实验测试电极材料的料的重复利用性能。C-EF 耦合系统的启动构建成功后，记录启动阶段的工作电压变化情况，如图 3-1 所
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文压曲线可知，随着运行时间的增加，MFC-EF 耦合系统的电压 0.7 V 左右，证明系统成功启动。 MFC-EF 耦合系统启动阶段的阳极电势和阴极电势，结果如图。MFC-EF 耦合系统启动之初（运行 115.5 h 之前），阳极电势出较大的上下波动，在图中体现为杂乱无章，没有明显的趋势增加（115.5h 以后），MFC-EF 耦合系统的阳极电势开始呈现出最终稳定在-0.199 V 附近；同时（运行 115.5 h 以后），阴极电规律的变化，即周期性的略微下降和上升，并整体稳定在0.47
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIL-101前体制备多孔铁碳材料构建高效异相电芬顿体系[J]. 王婷婷,张国权,周玉菲,凌威,杨凤林. 环境工程学报. 2019(01)
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[4]非均相电芬顿法处理废水的研究进展[J]. 南继林,许炉生,徐泽海,吕伯昇,吴成强,秦磊,张国亮. 浙江化工. 2017(10)
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[7]稀土Ce3+掺杂Bi2WO6光催化降解罗丹明B的研究[J]. 王春英,朱清江,谷传涛,石湖泉,张大超,余长林. 中国环境科学. 2015(09)
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[9]电芬顿降解罗丹明B机制研究[J]. 康可佳,刘侨博,刘薇,曾红云,曲茉莉. 现代农业科技. 2015(08)
[10]MFC-非均相Fenton法的甲基红脱色及产电性能研究[J]. 彭宏,刘维仪,黎嘉天. 工业水处理. 2015(04)
博士论文
[1]三维电极微生物燃料电池高级氧化水中对硝基苯酚研究[D]. 陈嘉懿.天津大学 2016
[2]电芬顿阴极材料的制备与转盘工艺的研究[D]. 周蕾.南开大学 2013
[3]微生物燃料电池SPG和PB/PANI氧还原阴极的研究[D]. 付磊.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]复合电极的制备及其在生物电芬顿系统中处理蒽醌染料废水的应用研究[D]. 许东伟.江南大学 2017
[2]阴极类电芬顿体系降解有机污染物及机理研究[D]. 孟建.西安建筑科技大学 2017
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[4]非均相电芬顿法处理制药废水的研究[D]. 田江南.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
[5]超声辅助泡沫铜/H2O2体系处理印染废水效能研究[D]. 冀雅婉.哈尔滨工业大学 2016
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[7]电芬顿体系中高效气体扩散电极的研究与制备[D]. 李峥.燕山大学 2009
[8]Electro-Fenton体系阴极材料的制备和阴极过程分析[D]. 傅坚亮.浙江大学 2007
本文编号：3248883
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