Fe 0 阳极和CNTs/CoPc改性阴极对MFC污水处理及产电影响

发布时间：2021-04-07 23:17

　　污水生物处理是目前应用最广泛的水处理技术之一,但过高的能源消耗限制了该技术的快速发展,故能耗控制一直是研究的重点问题。将微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells,MFC）与污水处理结合,降解污染物的同时产生电能,实现污水资源化过程中能量的回收,降低水处理过程中能量的消耗,对水污染的控制及水处理技术的发展具有重要意义。本论文通过改进MFC污水处理系统及优化电极材料,对污染物去除效率和系统产电性能进行研究。主要研究内容包括两方面:首先,构建耦合膜生物反应器（Membrane Bioreactor,MBR）的MFC系统,保证系统对污水的高效处理;采用零价铁改性碳毡作为MFC阳极,利用阳极氧化释放的铁离子及系统的内部电场抑制MBR膜污染;阳极零价铁氧化促进产电微生物在其表面富集,缩短系统产电启动时间。其次,从控制整体成本和提升系统产电性能出发,构建单室MFC污水处理系统,对空气阴极进行系统研究,优化PVDF阴极结构并进行CNTs/CoPc催化改性。具体研究结果如下:（1）构建三室MFC-MBR污水处理系统,采用零价铁改性碳毡为阳极,利用系统内部电场和铁絮凝共同作用抑制MBR的膜... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１我国近５年ＣＯＤ和ＮＨ／－Ｎ排放总量??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｔｏｔａｌ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｏｆ?ＣＯＤ?ａｎｄ?ＮＨ４＋－Ｎ?ｄｕｒｉｎｇ?５?ｙｅａｒｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??

大连理工大学博士学位论文，并将电子传输至细胞膜外的阳极上，随后电子介体恢复氧化态，进入细胞膜内，这种循环提高电子传递效率，提升系统电能输子介体包括燃料及金属有机物如中性红、甲基蓝、劳氏紫、麦尔４－萘醌和Ｆｅ（ｌＩＩ）ＥＤＴＡ等［３Ｗ６］。然而，合成电子介体的毒性和不的应用起到限制作用。??

??按结构划分，微生物燃料电池可简单地分为传统的双室ＭＦＣ和单室ＭＦＣ?（表??１．４）。传统的双室ＭＦＣ结构如图１．２所示，是早期研究中较为广泛使用的构型。尽??管双室构型的ＭＦＣ规模化困难且能耗较高，限制其工业化的快速发展，但在实验室??规模研宄中，仍常被用于新型电极材料、产电微生物群落、新型污染物降解等方面的??研究。??单室ＭＦＣ与传统双室结构ＭＦＣ相比，只保留阳极室，对阴极做防渗漏处理，??通过将阴极置与质子交换膜的靠近空气侧或将阴极与质子交换膜制成复合膜，甚至是??直接用阴极取代质子交换膜等方式［４３４６］，实现阴极直接利用由空气扩散至阴极附近的??溶解氧，进而完成系统产电，该类型阴极也被称为空气阴极。近年来，研宄者们通过??研究新型结构ＭＦＣ提升系统产电效率，如平板式［４７］、折流板式［４８］等均有较理想的表??现。微生物燃料电池至今仍没有大规模商业化的原因是受到其产电效率低、能源利用??率低等限制


本文编号：3124380