微生物燃料电池回收废水中重金属并同步产电的研究

发布时间：2022-10-30 11:25

　　废水中的重金属对人类健康和自然环境有极大危害,同时它作为一种有价值的资源可以通过微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）得到回收并实现同步产电。离子交换膜是双室MFC的重要组成部分,不同类型膜的离子传递机制直接影响MFC的性能,成为重金属回收的关键因素。本论文利用人工配制的Cr（VI）、Cu（II）及二者复合的重金属废水,系统地研究了双极膜（BP）、阳离子交换膜（CMI）、质子交换膜（Nafion）和阴离子交换膜（AMI）对双室MFC产电性能和重金属回收效率的影响,并详细分析了重金属回收过程中的膜污染问题。研究结果表明,AMI获得了最高的产电性能,而Nafion的产电性能最低。AMI的最大功率密度为530.8 m W/m~2,远高于Nafion的最大功率密度（52.3 m W/m~2）。BP能够有效维持溶液p H值和电导率,AMI与CMI次之,而Nafion导致阳极液变为酸性,抑制了产电菌的呼吸作用,从而使MFC性能下降。重金属离子在MFC中的去除包括阴极还原、离子交换膜吸附和重金属离子从阴极渗透到阳极三部分。当处理Cr（VI）废水时,BP、AMI和CMI的重金... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 绪论
    1.1 微生物燃料电池的发展
        1.1.1 微生物燃料电池的工作原理
        1.1.2 微生物燃料电池的结构
        1.1.3 微生物燃料电池的应用
    1.2 重金属废水的处理现状
        1.2.1 重金属废水的来源及危害
        1.2.2 重金属废水的传统处理技术
        1.2.3 重金属废水的微生物燃料电池处理技术
    1.3 研究目的与意义
第2章 实验方案与分析方法
    2.1 研究内容与技术路线
        2.1.1 研究内容
        2.1.2 技术路线
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 反应器构建
        2.2.2 反应器接种与启动
        2.2.3 溶液配制
        2.2.4 离子交换膜的预处理
    2.3 分析与计算方法
        2.3.1 电化学性能
        2.3.2 pH值及电导率
        2.3.3 重金属离子浓度
        2.3.4 微观形貌
第3章 离子交换膜对MFC性能的影响
    3.1 MFC的产电性能
        3.1.1 pH值
        3.1.2 电导率
        3.1.3 电压-时间曲线
        3.1.4 电极电势-时间曲线
    3.2 MFC的电化学性能
        3.2.1 极化曲线
        3.2.2 库伦效率
        3.2.3 反应器内阻
    3.3 本章小结
第4章 重金属的回收效率和还原产物
    4.1 重金属的回收效率
        4.1.1 单一Cr(Ⅵ)的回收效率
        4.1.2 单一Cu(Ⅱ)的回收效率
        4.1.3 复合重金属离子的回收效率
    4.2 重金属阴极还原产物
        4.2.1 单一Cr(Ⅵ)的还原产物
        4.2.2 单一Cu(Ⅱ)的还原产物
        4.2.3 复合重金属离子的还原产物
    4.3 本章小结
第5章 离子交换膜的污染表征
    5.1 离子交换膜的宏观形貌
        5.1.1 回收Cr(Ⅵ)的膜污染
        5.1.2 回收Cu(Ⅱ)的膜污染
        5.1.3 回收复合重金属离子的膜污染
    5.2 离子交换膜的微观形貌
        5.2.1 回收Cr(Ⅵ)的膜污染
        5.2.2 回收Cu(Ⅱ)的膜污染
        5.2.3 回收复合重金属离子的膜污染
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
附录 A 微生物燃料电池营养液
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]铬在环境中的迁移行为及毒害研究进展[J]. 刘晓娟,程滨,赵瑞芬,滑小赞.  山西农业科学. 2018(06)
[2]含铬电镀废水处理工艺研究进展[J]. 王浩杰,高康宁,崔芙魁.  资源节约与环保. 2018(05)
[3]重金属废水处理问题和对策研究[J]. 郭玲.  环境与发展. 2018(01)
[4]重金属铬污染的处理方法研究进展[J]. 马岩岩.  能源与环境. 2017(06)
[5]微生物燃料电池处理含油废水研究进展[J]. 王刚,詹亚力,王赫名.  水处理技术. 2017(07)
[6]离子交换法处理含铜废水的研究进展[J]. 税永红,高晓凤.  成都纺织高等专科学校学报. 2016(04)
[7]含铜废水的处理及研究进展[J]. 陈骏.  化工管理. 2016(14)
[8]含铜废水处理法的研究进展[J]. 邱阳.  污染防治技术. 2015 (03)
[9]钡盐沉淀法处理六价铬电镀废水[J]. 李航彬,钱波,黄聪聪,陈新才,张世新,刘祥虎.  电镀与涂饰. 2014(09)
[10]含铬废水处理技术及研究进展[J]. 王谦,李延,孙平,华新,柏益尧,张炜铭.  环境科学与技术. 2013(S2)

硕士论文
[1]还原沉淀法处理含铬废水的研究及应用[D]. 郭壮.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3698800