改性阳极在微生物燃料电池处理含铬废水中的应用

发布时间：2018-01-06 00:22

本文关键词：改性阳极在微生物燃料电池处理含铬废水中的应用　出处：《青岛科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是一种新兴的利用微生物处理废水中有机物的水处理技术,在氧化分解有机物的同时可以产生电能,具有处理废水和产生电能的双重特性,六价铬可以作为电子受体,从而实现含铬废水处理。目前,MFC较大的内阻是限制其产能的主要因素,如何降低MFC内阻,对提高MFC产电性能具有重要意义。本研究中,制备了碳微球改性电极以及碳纳米管负载四氧化三铁改性电极,石墨片作为对照电极,并对改性后的电极进行表征,将改性电极作为MFC阳极,探究改性电极对MFC产电性能的影响,将改性后的电极应用于含铬废水的处理中,探究MFC产电情况以及六价铬去除情况,实验结果如下:(1)电极经过改性后,表面变得粗糙,EDS测试表明四氧化三铁成功的附着在电极上,电极的表面接触角减小,碳微球改性后表面接触角最小为14.63°,BET测试表明,碳微球改性电极比表面积为4.120 m2/g,碳纳米管负载四氧化三铁改性电极比表面积为3.984 m2/g,较未改性电极比表面积(3.614 m2/g)增大,循环伏安曲线测试表明改性电极电子传递速率加快,交流阻抗测试显示欧姆内阻减小,其中碳微球改性电极的欧姆内阻最小。(2)改性电极做阳极应用于MFC中,碳微球改性电极以及碳纳米管负载四氧化三铁改性电极MFC最大输出电压分别为0.79V、0.75V,而未改性阳极MFC最高输出电压为0.62V,最大输出电压分别提高了0.17V、0.13V。电极改性后内阻减小,功率密度提高了近3倍,对应MFC的COD去除率分别为58.8%、68.2%、69.9%,库伦效率分别为7%、16.6%、21%。(3)将改性电极应用于MFC处理含铬废水中,碳纳米管负载四氧化三铁改性电极MFC输出电压最高,为0.30V,碳微球改性电极MFC输出电压为0.28V,石墨片阳极MFC输出电压为0.11V,输出电压分别提高了1.73倍、1.55倍,且对应MFC的输出功率密度分别为56mW/m2、30 mW/m2、28 mW/m2,六价铬的去除率分别为83%、76%、38%,去除率分别提高了1.18倍、1倍。阴极液中总铬的浓度有所下降,XPS测试结果表明,电极上析出物为三氧化二铬。
[Abstract]:Microbial Fuel Cell ( MFC ) is a newly developed water treatment technology for treating organic matter in wastewater . It can produce electric energy at the same time of oxidizing and decomposing organic matter . It has the dual property of treating waste water and generating electric energy . The results are as follows : ( 1 ) The surface area of the modified electrode is 4.120 m2 / g . The surface area of the modified electrode is 3.984 m2 / g . The surface area of the modified electrode is 3.984 m2 / g . The surface area of the modified electrode is 3.984 m2 / g . ( 2 ) The maximum output voltage of the modified electrode was 0.79V and 0.75V , while the maximum output voltage of the modified electrode was 0.27V and 0.13V respectively .

【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703;TM911.45

【参考文献】