生物电化学系统强化偶氮染料去除和二氧化碳转化的研究
发布时间：2022-02-14 11:28
生物电化学系统（Bioelectrochemicalsystem,BES）作为一种新型的微生物电化学技术,可在处理污染物的同时实现电能回收和高附加值产品制备等。虽然BES在处理偶氮染料废水和实现CO2资源化方面显示出了较大潜力,但仍然存在一些问题亟需解决,如偶氮染料降解效率低、二氧化碳转化率低等。本论文以BES为对象,围绕如何强化偶氮染料去除和C02转化等问题开展了系统而深入的研究。研究内容和结果如下:1、考察了关键因素对BES降解单、双偶氮染料的影响,优化了运行条件,探索了降解动力学和途径。首先研究了阴极电势、阴极液中溶解氧和阴极生物膜对单偶氮染料在BES中降解的影响,发现阴极电势越负越有利于单偶氮染料的降解,而阴极液中溶解氧的存在及阴极上的生物膜可能会对单偶氮染料的降解产生不利影响。当阴极电势从-0.2降低到-0.8 VvsAg/AgCl时,偶氮染料降解率从0增加到94.90±0.01%,而当阴极液中溶解氧浓度从0增加到5.80 mg L-1,偶氮染料降解率从87.19±4.73%降低到27.77±0.06%。其次通过响应曲面法（RSM）实现了对双偶氮染料在BES中降解的参数优化,...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１生物电化学示系统示意图（ＲａｂａｅｙａｎｄＲｏｚｅｎｄａｌ，２０１０）??Ｆｉｇ．?１－１?Ａ?ｈｉｇｈ－ｌｅｖｅｌ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｃｅｐｔｓ?ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ?ｗｉｔｈ?ＢＥＳ?（Ｒａｂａｅｙ?ａｎｄ??Ｒｏｚｅｎｄａｌ，?２０１０）??
在阴极室中与通过离子交换膜扩散到阴极液的质子一同被电子受体（氧气或??其他氧化性物质）利用，生成还原产物（水或者其他还原性物质），从而形成闭??合回路（Ｌｏｖｌｅｙ，２００６），达到产能及去除有机质等的多重功效。如图１－３所示，??最典型的ＭＦＣ的构型包括单室和双室两种。相对于双极室ＭＦＣ，单室ＭＦＣ结??构简单，减少成本的同时也减少了体系内阻，并且在常规水处理过程中更容易升??级改造（Ｐａｒｋ?ａｎｄ?Ｚｅｉｋｕｓ，２００３）。Ｌｉｕ和Ｌｏｇａｎ利用单、双室ＭＦＣ，以生活污水??为阳极底物
降解污染物去除（Ｍｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９ａ）、资源回收（Ｍｏｄｉｎ?ｅｔ?ａｌ．，２０１２）、化学合成??（Ｒｏｚｅｎｄａｌ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）、生物电化学研究平台（Ｃａｌｌ?ａｎｄ?Ｌｏｇａｎ，?２０１１）和生物传感器??（Ｍｏｄｉｎ?ｅｔ?ａｌ．，２０１２）等，如图１－５所示。Ｍｕ等人首次提出了利用ＭＥＣ的阴极化??学还原偶氮类污染物Ａｃｉｄ?ｏｒａｎｇｅ?７?（Ａ０７），降解速率为１．３２?ｍｏｌ?ｍ＿３－ＮＣＣ?ｄ４?（Ｎｅｔ??ｃａｔｈｏｄｉｃ?ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ，?ＮＣＣ）?（Ｍｕ?ｅｔ?ａｌ．，２００９ａ）。Ｊｉａｎｇ?等人则利用?ＭＥＣ?从含?Ｃｏ（ＩＩ）??的废水中回收Ｃｏ的同时产生氢气。当电压控制在０．３－０．５Ｖ时，Ｃｏ的回收量和??氢气的产量分别为?０．８１?ｍｏｌ?Ｃｏ?ｍｏＨ－ＣＯＤ?和?１．２１－１．４９?ｍｏｌ?Ｈ２?ｍｏｒ＾ＣＯＤ?（Ｊｉａｎｇ?ｅｔ??ａｌ．，２０１４）。Ｍｏｄｉｎ和Ｗｉｌ６ｎ开发了一种基于ＭＥＣ的新型ＢＯＤ传感器，ＢＯＤ和??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]染料废水处理技术研究进展[J]. 任南琪,周显娇,郭婉茜,杨珊珊. 化工学报. 2013(01)
[2]缓冲液对微生物燃料电池产电性能影响研究[J]. 强琳,袁林江,丁擎. 环境科学. 2011(05)
本文编号：3624466
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１生物电化学示系统示意图（ＲａｂａｅｙａｎｄＲｏｚｅｎｄａｌ，２０１０）??Ｆｉｇ．?１－１?Ａ?ｈｉｇｈ－ｌｅｖｅｌ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｃｅｐｔｓ?ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ?ｗｉｔｈ?ＢＥＳ?（Ｒａｂａｅｙ?ａｎｄ??Ｒｏｚｅｎｄａｌ，?２０１０）??
在阴极室中与通过离子交换膜扩散到阴极液的质子一同被电子受体（氧气或??其他氧化性物质）利用，生成还原产物（水或者其他还原性物质），从而形成闭??合回路（Ｌｏｖｌｅｙ，２００６），达到产能及去除有机质等的多重功效。如图１－３所示，??最典型的ＭＦＣ的构型包括单室和双室两种。相对于双极室ＭＦＣ，单室ＭＦＣ结??构简单，减少成本的同时也减少了体系内阻，并且在常规水处理过程中更容易升??级改造（Ｐａｒｋ?ａｎｄ?Ｚｅｉｋｕｓ，２００３）。Ｌｉｕ和Ｌｏｇａｎ利用单、双室ＭＦＣ，以生活污水??为阳极底物
降解污染物去除（Ｍｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９ａ）、资源回收（Ｍｏｄｉｎ?ｅｔ?ａｌ．，２０１２）、化学合成??（Ｒｏｚｅｎｄａｌ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）、生物电化学研究平台（Ｃａｌｌ?ａｎｄ?Ｌｏｇａｎ，?２０１１）和生物传感器??（Ｍｏｄｉｎ?ｅｔ?ａｌ．，２０１２）等，如图１－５所示。Ｍｕ等人首次提出了利用ＭＥＣ的阴极化??学还原偶氮类污染物Ａｃｉｄ?ｏｒａｎｇｅ?７?（Ａ０７），降解速率为１．３２?ｍｏｌ?ｍ＿３－ＮＣＣ?ｄ４?（Ｎｅｔ??ｃａｔｈｏｄｉｃ?ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ，?ＮＣＣ）?（Ｍｕ?ｅｔ?ａｌ．，２００９ａ）。Ｊｉａｎｇ?等人则利用?ＭＥＣ?从含?Ｃｏ（ＩＩ）??的废水中回收Ｃｏ的同时产生氢气。当电压控制在０．３－０．５Ｖ时，Ｃｏ的回收量和??氢气的产量分别为?０．８１?ｍｏｌ?Ｃｏ?ｍｏＨ－ＣＯＤ?和?１．２１－１．４９?ｍｏｌ?Ｈ２?ｍｏｒ＾ＣＯＤ?（Ｊｉａｎｇ?ｅｔ??ａｌ．，２０１４）。Ｍｏｄｉｎ和Ｗｉｌ６ｎ开发了一种基于ＭＥＣ的新型ＢＯＤ传感器，ＢＯＤ和??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]染料废水处理技术研究进展[J]. 任南琪,周显娇,郭婉茜,杨珊珊. 化工学报. 2013(01)
[2]缓冲液对微生物燃料电池产电性能影响研究[J]. 强琳,袁林江,丁擎. 环境科学. 2011(05)
本文编号：3624466
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