阳极微生物还原氧化石墨烯促进微生物燃料电池在米粉废水中的能量回收
本文选题:微生物燃料电池 切入点:氧化石墨烯 出处:《环境化学》2017年11期 论文类型:期刊论文
【摘要】:米粉废水是一种含有高浓度有机质的工农业产物.本文以氧化石墨烯(GO)修饰石墨刷作为微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极实现米粉废水的产电以及能量回收.当米粉废水的COD浓度为1200 mg·L~(-1)时,MFC的最大功率密度可达1273.89 m W·m~(-2),此时从废水中回收的能量高达0.97 k Wh·kg~(-1)-COD,其远高于目前文献报道值,例如,MFC体系下市政废水中回收的能量仅为0.18 k Wh·kg~(-1)-COD.利用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和激光共聚焦(confocal laser scanning microscopy,CLSM)观测电极表面形貌,傅里叶变换红外光谱仪(fourier transform infrared,FTIR)以及拉曼光谱(raman)测定阳极电极的化学结构,循环伏安曲线(cyclic voltammetry,CV)以及电化学阻抗图谱(electrochemical impedance spectra,EIS)测定反映电极电化学性能,结果表明:阳极表面GO负载量随GO修饰浓度的增加而增加;当混合产电菌驯化6个月后,石墨刷表面GO被还原为r GO;与以空白石墨刷为阳极构建的MFC相比,GO修饰石墨刷构建的MFC具有更好的电容特性且传质电阻更低,从而可回收更高的能量.
[Abstract]:Rice flour wastewater is a kind of industrial and agricultural product with high concentration of organic matter. In this paper, using graphene oxide modified graphite brush as microbial fuel cell anode to realize power generation and energy recovery of rice flour wastewater. When the concentration of COD in water is 1200mg 路L ~ (-1), the maximum power density of COD can reach 1273.89 MW 路m ~ (2) ~ (-2), and the energy recovered from waste water is as high as 0.97 kWh 路kg ~ (-1) ~ (-1) -COD, which is much higher than that reported in the literature. For example, the energy recovered from municipal wastewater is only 0.18 kWh 路kg ~ (-1) -COD.The surface morphology of the electrode is observed by scanning electron microscope (SEM) and confocal laser scanning microscopy (electron). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy (Raman spectroscopy) were used to determine the chemical structure of the anode electrode. Cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (electrochemical impedance spectroscopy) were used to determine the electrochemical properties of the electrode. The results showed that the amount of go loading on the anode surface increased with the increase of go modification concentration, and when the mixed electroproducing bacteria were acclimated for 6 months, The surface go of graphite brush was reduced to r GO.Compared with that of MFC with blank graphite brush as anode, the MFC prepared by GO-modified graphite brush has better capacitive properties and lower mass transfer resistance, so that higher energy can be recovered.
【作者单位】: 华南理工大学环境与能源学院;工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(51378216)资助~~
【分类号】:TM911.45;X703
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本文编号:1614118
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