微生物燃料电池还原Cr（Ⅵ）及驱动微生物电解池去除Pb（Ⅱ）的研究

发布时间：2021-09-24 13:59

　　重金属废水的污染和能源危机是当今社会经济快速发展面临的重要问题。MFCS是一种新型的生物电化学技术,能够在阳极利用电化学活性菌氧化有机物,在阴极还原重金属,并获得生物电。本研究结合MFCS发展现状,以增强MFCS去除重金属和产电能力为目的,研究了不同环境条件、不同阴极催化剂和电子中介体对MFCS还原重金属同步产电性能的影响,最后通过利用MFCS产电驱动MECS运行,实现MFCS-MECS耦合系统同步去除重金属Cr（VI）和Pb（II）的目的。主要研究成果如下:阴极液pH、阴极材料和金属离子浓度对MFCS还原Cr（VI）和同步产电的性能起着重要的作用。当阴极液pH为2.0时,MFCS取得最好的电化学性能;阴极液pH过高或过低会通过影响电化学活性菌的活性而降低MFCS还原Cr（VI）和产电的能力。与碳刷和碳毡电极MFCS相比,碳布阴极MFCS由于较低的阻抗产生最大的Cr（VI）去除能力和最高的产电量。此外,随着初始金属离子浓度的增加,MFCS还原Cr（VI）的电化学反应速率逐渐增强,输出功率也不断增大。另外,在连续操作过程中,MFCS仍能在72 h内完全还原Cr（VI）,但由于Cr（VI）... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

013年中国能源消费比例[6]

MFCS 中的阳极发生氧化反应，阳极上的产电质子，电子和质子分别通过外电路和质子交换膜到达阴原反应，从而产生生物电[17]。详细的 MFCS 反应过程（[14, 18]。（1）阳极室底物的氧化：在厌氧环境下，阳极的化反应并生成质子和电子；（2）胞内外电子传递：反应内电子传递链上传递，并从某一地方脱落而将电子传递电路循环：阳极表面的电子通过外循环传递到阴极上，到达阴极室；（4）阴极还原反应：阴极电子受体接受电子阳极底物的 MFCS 为例，其主要反应如下[14]：C6H12O6+ 6 H2O → 6 CO2+ 24 H++ 24 e-6 O2+ 24 H2+ 24 e-→ 12 H2O 应：C6H12O6+ 6 O2→ 6 CO2+ 6 H2O

图 1-3细胞内 NADH呼吸电子传递链示意图[18]3 Schematic diagram of intracellular electron transfer chains o工作原理和反应式可知，MFCS 阳极是厌氧反应，底物是乳酸钠等，也可是有机污染物，如偶氮染料、有机废水等还原性能的介质，如氧气、铁氰化钾、重铬酸钾、高锰酸钾质子交换膜，也可以使用阴离子交换膜、玻璃纤维等[19]；素 C、电子穿梭体或生物纳米导线等[20]。的发展历史为一种通过微生物获取电能的新型电化学装置，很早就成植物学家 Potter发现通过利用大肠杆菌作为生物催化剂但这一发现在之后的 55 年内没有引起科学界的足够重视

【参考文献】：
期刊论文
[1]试论能源危机前思考之路[J]. 莫福荣.  低碳世界. 2018(03)
[2]构建全球能源互联网 推动能源与环境协调发展[J]. 刘振亚.  中国电力企业管理. 2014(23)
[3]全球气候变暖:人类面临的世纪挑战[J]. 费维扬,赵兴雷,周文戟.  生态经济. 2009(04)

博士论文
[1]壳聚糖衍生材料制备及其对水中铅和酸性橙7的吸附机理研究[D]. 李婷婷.湖南大学 2016
[2]微生物燃料电池中多元生物质产电特性与关键技术研究[D]. 王鑫.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3407879