微生物燃料电池还原废水中六价铬与回收氧化铬的效能
发布时间：2023-02-12 16:50
电镀行业的发展使含铬废水越来越多,且矿产过度开发使铬资源逐渐匮乏,使得处理含铬废水以及回收铬资源成为亟需解决的问题。含铬废水的微生物燃料电池处理方法近年得到广泛研究。本文以获得高效Cr(Ⅵ)还原及铬回收效能和稳定产电为目标,构建生物-化学联合阴极微生物燃料电池Cr(Ⅵ)还原系统及五室MFC铬回收系统还原六价铬回收氧化铬。并对联合阴极微生物燃料电池Cr(Ⅵ)还原系统的作用机制和五室微生物燃料电池铬回收系统的沉淀转化机制进行了系统研究。研究结果表明,生物-化学联合阴极MFC可完成废水中Cr(Ⅵ)还原及产电。在模拟含铬废水Cr(Ⅵ)浓度为200 mg/L,pH=2,阳极液COD 2000 mg/L的最优条件下,系统可在96 h内还原201 mg/L Cr(Ⅵ)至12 mg/L,还原程度94.03%。系统电势稳定在0.83 V以上,内阻144.53?,最大输出功率密度为5.245 W/m3。系统运行后得到微量淡绿色晶体状还原产物,主要组成元素为铬和氧。增加沉淀区构建的五室MFC铬回收系统能够实现还原六价铬回收氧化铬并获得产电。调整模拟含铬废水Cr(Ⅵ)浓度为200 mg/...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 六价铬废水危害与已有处理方法存在的问题
1.2.1 六价铬废水的来源与危害性
1.2.2 六价铬废水处理面临的问题
1.3 微生物燃料电池的研究现状
1.3.1 微生物燃料电池的基本原理
1.3.2 微生物燃料电池在六价铬废水处理中的研究现状
1.4 微生物燃料电池还原六价铬回收氧化铬的可行性
1.5 课题研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 课题研究目的及意义
1.5.3 研究内容
1.5.4 技术路线
第2章 实验材料和方法
2.1 实验原料
2.1.1 生物阴极液
2.1.2 阳极液
2.1.3 模拟含铬废水
2.2 微生物燃料电池的构建与启动
2.2.1 生物-化学联合阴极微生物燃料电池
2.2.2 五室微生物燃料电池铬回收系统
2.2.3 电极材料及电路系统
2.2.4 微生物燃料电池的启动和运行
2.3 实验仪器设备
2.4 产电及电化学指标分析方法
2.4.1 电压数据采集
2.4.2 电化学指标
2.4.3 计算方法
2.5 阳极液及模拟含铬废水基本指标分析方法
2.6 沉淀分析方法
2.6.1 沉淀形貌分析
2.6.2 沉淀组成及含量分析
2.6.3 沉淀转化分析
第3章 生物-化学联合阴极MFC还原六价铬的效能
3.1 引言
3.2 生物-化学联合阴极MFC运行可行性及影响因素
3.3 生物-化学联合阴极MFC的效能
3.3.1 启动期生物-化学联合阴极MFC电压
3.3.2 运行期生物-化学联合阴极MFC效能
3.4 生物-化学联合阴极MFC的运行条件优化
3.4.1 初始Cr(Ⅵ)浓度对联合阴极MFC还原六价铬及产电的影响
3.4.2 初始pH值对联合阴极MFC还原六价铬及产电的影响
3.4.3 阳极液COD对联合阴极MFC还原六价铬及产电的影响
3.5 生物-化学联合阴极MFC的沉淀分析
3.6 本章小结
第4章 五室MFC铬回收系统还原六价铬回收氧化铬效能
4.1 引言
4.2 五室MFC还原六价铬回收氧化铬的可行性实验
4.2.1 五室MFC化学阴极室及沉淀区Cr(Ⅵ)还原效能
4.2.2 五室MFC运行阶段产电效能
4.2.3 五室MFC运行阶段各极室pH变化
4.3 五室MFC还原六价铬回收氧化铬的运行条件优化
4.3.1 初始Cr(Ⅵ)浓度对五室MFC Cr(Ⅲ)收集及产电的影响
4.3.2 初始pH值对五室MFC Cr(Ⅲ)收集及产电的影响
4.4 五室MFC铬回收系统沉淀区的沉淀分析
4.4.1 SEM及EDS分析
4.4.2 XPS分析
4.5 本章小结
第5章 生物-化学联合阴极MFC作用机制及五室MFC铬回收系统沉淀转化机制
5.1 引言
5.2 生物-化学联合阴极MFC作用机制
5.2.1 Cr(Ⅵ)还原过程动力学研究
5.2.2 电化学阻抗谱分析
5.2.3 生物-化学联合阴极作用机制分析
5.3 五室MFC铬回收系统沉淀转化机制
5.3.1 Cr(Ⅵ)还原期间化学阴极及沉淀区含铬离子变化
5.3.2 Cr(Ⅵ)最大限度还原后沉淀区铬离子变化
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3741461
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 六价铬废水危害与已有处理方法存在的问题
1.2.1 六价铬废水的来源与危害性
1.2.2 六价铬废水处理面临的问题
1.3 微生物燃料电池的研究现状
1.3.1 微生物燃料电池的基本原理
1.3.2 微生物燃料电池在六价铬废水处理中的研究现状
1.4 微生物燃料电池还原六价铬回收氧化铬的可行性
1.5 课题研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 课题研究目的及意义
1.5.3 研究内容
1.5.4 技术路线
第2章 实验材料和方法
2.1 实验原料
2.1.1 生物阴极液
2.1.2 阳极液
2.1.3 模拟含铬废水
2.2 微生物燃料电池的构建与启动
2.2.1 生物-化学联合阴极微生物燃料电池
2.2.2 五室微生物燃料电池铬回收系统
2.2.3 电极材料及电路系统
2.2.4 微生物燃料电池的启动和运行
2.3 实验仪器设备
2.4 产电及电化学指标分析方法
2.4.1 电压数据采集
2.4.2 电化学指标
2.4.3 计算方法
2.5 阳极液及模拟含铬废水基本指标分析方法
2.6 沉淀分析方法
2.6.1 沉淀形貌分析
2.6.2 沉淀组成及含量分析
2.6.3 沉淀转化分析
第3章 生物-化学联合阴极MFC还原六价铬的效能
3.1 引言
3.2 生物-化学联合阴极MFC运行可行性及影响因素
3.3 生物-化学联合阴极MFC的效能
3.3.1 启动期生物-化学联合阴极MFC电压
3.3.2 运行期生物-化学联合阴极MFC效能
3.4 生物-化学联合阴极MFC的运行条件优化
3.4.1 初始Cr(Ⅵ)浓度对联合阴极MFC还原六价铬及产电的影响
3.4.2 初始pH值对联合阴极MFC还原六价铬及产电的影响
3.4.3 阳极液COD对联合阴极MFC还原六价铬及产电的影响
3.5 生物-化学联合阴极MFC的沉淀分析
3.6 本章小结
第4章 五室MFC铬回收系统还原六价铬回收氧化铬效能
4.1 引言
4.2 五室MFC还原六价铬回收氧化铬的可行性实验
4.2.1 五室MFC化学阴极室及沉淀区Cr(Ⅵ)还原效能
4.2.2 五室MFC运行阶段产电效能
4.2.3 五室MFC运行阶段各极室pH变化
4.3 五室MFC还原六价铬回收氧化铬的运行条件优化
4.3.1 初始Cr(Ⅵ)浓度对五室MFC Cr(Ⅲ)收集及产电的影响
4.3.2 初始pH值对五室MFC Cr(Ⅲ)收集及产电的影响
4.4 五室MFC铬回收系统沉淀区的沉淀分析
4.4.1 SEM及EDS分析
4.4.2 XPS分析
4.5 本章小结
第5章 生物-化学联合阴极MFC作用机制及五室MFC铬回收系统沉淀转化机制
5.1 引言
5.2 生物-化学联合阴极MFC作用机制
5.2.1 Cr(Ⅵ)还原过程动力学研究
5.2.2 电化学阻抗谱分析
5.2.3 生物-化学联合阴极作用机制分析
5.3 五室MFC铬回收系统沉淀转化机制
5.3.1 Cr(Ⅵ)还原期间化学阴极及沉淀区含铬离子变化
5.3.2 Cr(Ⅵ)最大限度还原后沉淀区铬离子变化
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3741461
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