微生物电容脱盐燃料电池处理高含盐废水的特性研究

发布时间：2025-03-15 03:41

　　微生物电容脱盐燃料电池(Microbial capacity desalination cell，MCDC）是在微生物脱盐燃料电池（Microbial desalination cell，MDC）基础上，发展的一种最新型集脱盐、水处理和产能为一体的技术。滨海地区的污水处理厂出水一般都含有较高盐浓度，传统脱盐工艺需要较高能耗。利用MCDC技术有望实现再生水零能耗脱盐，具有良好应用前景。但是该项新技术目前还存在多个关键问题需要突破，例如阴极室溶液盐度、pH升高加重膜污染、反应器长期运行效果不稳定等。本论文以提高脱盐效能和运行稳定性为主要目标，开展了MCDC反应器结构对比及脱盐效能与机理研究。 为了调整盐度分配和改善阴极液pH升高问题，开发了三种新构型反应器：(1)采用阳离子交换膜（CEM）分隔阳极室与脱盐室，阴离子交换膜(AEM)分隔脱盐室与阴极室，该反应器命名为E-MCDC，以实现在脱除脱盐室溶液盐度的同时，对阴阳极室溶液进行部分脱盐。(2)采用两张AEM分隔三室，该反应器命名为A-MCDC。实现对脱盐室、阴极室同时脱盐和缓解了阴极室pH波动的效果。(3)采用两张CEM分隔三室，该反应...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 含盐废水来源
        1.1.2 常用淡化技术
        1.1.3 存在的主要问题
    1.2 微生物脱盐燃料电池(MDC)技术
        1.2.1 工作原理及构型
        1.2.2 产电微生物及电子传递机制
        1.2.3 国内外研究现状
        1.2.4 MDC 的优势与不足
    1.3 微生物电容脱盐燃料电池(MCDC)的提出
        1.3.1 电容去离子的原理与装置
        1.3.2 生物电化学系统技术与电容去离子技术结合
    1.4 研究目的及内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第二章 试验材料与方法
    2.1 MCDC 反应器构型
    2.2 电容电极的制作
        2.2.1 活性碳布纤维电极(ACC)的预处理
        2.2.2 电极制作
    2.3 MCDCs 的启动与运行
    2.4 分析方法
        2.4.1 电导率
        2.4.2 电压
        2.4.3 COD
        2.4.4 电荷传递效率
        2.4.5 pH
        2.4.6 阴阳离子浓度
        2.4.7 离子交换膜表面结垢层形貌与成分
        2.4.8 MCDC 内阻
第三章 不同结构形式的 MCDC 的脱盐和运行性能比较
    3.1 试验材料及方法
    3.2 MCDCs 的脱盐性能
        3.2.1 脱盐室溶液盐度变化
        3.2.2 阳极室溶液盐度变化
        3.2.3 阴极室溶液盐度变化
    3.3 MCDCs 的产电性能
    3.4 各室溶液 pH 变化
    3.5 循环次数对电极吸附容量的影响
    3.6 长期运行下 MCDCs 脱盐效果的变化
        3.6.1 电容电极间电势差
        3.6.2 脱盐效率
        3.6.3 系统内阻
    3.7 本章小结
第四章 MCDC 的影响因素及电极再生方法
    4.1 脱盐时间的影响
        4.1.1 脱盐时间对脱盐室溶液电导率的影响
        4.1.2 脱盐时间对阴阳极室溶液电导率的影响
    4.2 盐溶液浓度的影响
        4.2.1 盐溶液浓度对脱盐效率和吸附量的影响
        4.2.2 吸附等温线的拟合
    4.3 流速的影响
    4.4 电极数目的影响
    4.5 电容电极再生方法
    4.6 本章小结
第五章 离子组成对 MCDCs 的影响
    5.1 试验材料与方法
    5.2 产电情况
    5.3 脱盐效果
    5.4 系统内阻
    5.5 膜污染情况
    5.6 总结
第六章 MCDCs 处理实际高含盐废水
    6.1 试验材料与方法
    6.2 产电情况
    6.3 脱盐情况
    6.4 pH 变化
    6.5 COD 变化
    6.6 本章小结
第七章 结论
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：4035103