连续流微生物燃料电池处理含重金属废水研究
本文关键词: 微生物燃料电池 有机废水 重金属离子 能源回收 出处:《环境科学与技术》2017年05期 论文类型:期刊论文
【摘要】:该实验的研究对象为连续流双室微生物燃料电池,同时考察连续流微生物燃料电池的污水处理、发电和重金属离子(Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+)电镀废水,500 mg/L)的处理回收效果并与传统单室微生物燃料电池进行对比。在厌氧环境下以微生物本身作为催化剂,利用人工配成的糖蜜废水作为阳极底物,不同有毒重金属离子溶液作为阴极底物。试验结果表明,在外电阻(1 000Ω)相同的情况下得到Crr~(6+)电镀废水作为阴极时的产电性能最佳,获得最大电压U=114.2 mV,功率密度P=35.648 8 mW/m~2,库伦效率CE=44.13%,同时得到最高金属离子去除率66%。相比之下Cu~(2+)阴极液组产电效果较差,电压稳定值不足0.01 V,功率密度P=6.059 m W/m~2与库伦效率CE=3.78%均为最低值。在阳极均实现了对模拟糖蜜废水的降解,处理效果最显著的是Cd~(~(2+))阴极液组,COD去除率达到78%。最后对MFC阴极还原产物进行了X射线衍射分析,得到Cu~(2+)还原产物包括Cu_2O与铜单质,Crr~(6+)主要被还原成Cr_2O_3,Cd~(2+)与Ni~(2+)主要生成单质状态。采用X射线衍射分析阴极电极还原物质,经计算机检索与国际标准PDF对照。得到4组不同阴极液中,Cu~(2+)被还原生成Cu_2O晶体与单质铜。Ni~(2+)被还原生成镍单质。而Cr~(6+)与Cd~(2+)阴极液组中分别出现Cr_2O_3与单质镉的晶体衍射峰。
[Abstract]:The research object of this experiment is two-chamber continuous flow microbial fuel cell, and the sewage treatment of continuous flow microbial fuel cell is also investigated. The recovery efficiency of electroplating wastewater (500 mg / L) was compared with that of conventional single-chamber microbial fuel cell. In anaerobic environment, the microorganism itself was used as catalyst. The artificial molasses wastewater is used as anode substrate and different toxic heavy metal ion solutions as cathode substrate. The experimental results show that Crr~(6) electroplating wastewater has the best electrical performance when the external resistance is 1 000 惟). The maximum voltage, power density, Coulomb efficiency and the highest removal rate of metal ions were obtained, respectively. The maximum voltage was 114.2 MV, the power density was 35.648 8 MW / mm2, the Coulomb efficiency was 44.133.The highest removal rate of metal ions was 66%. In contrast, the Cu~(2) cathode solution had a poor power generation effect. The voltage stability is less than 0.01 V, the power density is 6.059 m W / m ~ (2) and the Coulomb efficiency is 3.78%. The simulated molasses wastewater is degraded at the anode. The most remarkable treatment effect is that the removal rate of Cd~(~(2 in cathode solution group reaches 78%. Finally, the MFC cathode reduction products are analyzed by X-ray diffraction. Cu~(2) reduction products, including Cu_2O and copper, were mainly reduced to Cr2O3 / CdDX (2) and Ni~(2). The reduction materials at cathode electrode were analyzed by X-ray diffraction. By computer searching and comparing with international standard PDF, it was found that four groups of different cathodic solutions were reduced to Cu_2O crystal and single copper. Nianzao 2) were reduced to nickel single substance, while Cr~(6) and Cd~(2) cathode solution had crystal diffraction peaks of Cr_2O_3 and cadmium, respectively.
【作者单位】: 东北林业大学林学院;黑龙江建筑职业技术学院市政工程技术学院;
【基金】:黑龙江省自然科学基金(E201354) 中央高校基本科研业务费专项(2572014AB09)
【分类号】:TM911.45;X703.1
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