电极修饰及多电极微生物燃料电池产电去污性能研究
发布时间：2023-05-26 22:47
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,简称MFC)是一种可以将废水中有机物的化学能转化为电能并进行回收利用的新型电化学装置。本研究采用垃圾渗滤液为底物,以碳棒为阳极,碳毡为阴极,构建无膜上升流空气阴极微生物燃料电池。通过硝酸对碳毡进行化学氧化改性,改性碳毡吸附用浸渍法制得的硝酸铁／活性炭粉催化剂,制作Fe/C催化剂碳毡空气阴极电极；在最佳改性碳毡阴极条件下比较了碳毡阳极,改性碳毡阳极和石墨棒阳极的性能；最后,对原有装置进行改进,构建多电极无膜空气阴极MFC反应器,电池两极采用筛选出的最佳电极,分析改进后MFC反应器的产电性能。通过稳态放电法和循环伏安测试等分析手段,研究了HNO3化学氧化时间对改性碳毡吸附Fe/C催化剂量、改性碳毡空气阴极电导率、改性碳毡空气阴极MFC产电性能和电池放电容量的影响、改性时间最优的Fe/C催化剂碳毡空气阴极MFC处理垃圾渗滤液性能及其连续运行稳定性等方面。结果表明,随着HNO3化学氧化碳毡的时间延长,碳毡吸附Fe/C催化剂量越多,改性碳毡空气阴极电导率越大,最终趋于稳定；改性碳毡空气阴极MFC产电性能逐步提高,达到峰值后逐渐降低；改性碳毡...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 微生物燃料电池简介
1.2.1 微生物燃料电池定义及分类
1.2.2 微生物燃料电池的工作原理
1.3 微生物燃料电池的国内外研究现状
1.3.1 微生物燃料电池应用于污水处理的研究
1.3.2 MFC阴极的研究
1.3.3 MFC阳极的研究
1.3.4 MFC的构型研究
1.3.5 微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的研究
1.3.6 微生物燃料电池的应用前景
1.4 课题研究的目的和意义
1.5 课题研究内容及论文创新点
1.5.1 本课题研究的内容
1.5.2 本课题的创新点
第二章 试验装置和分析方法
2.1 试验装置
2.1.1 试验装置设计
2.1.2 试验装置产电原理
2.2 试验材料和仪器
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验仪器
2.3 试验接种污泥和废水水质
2.4 MFC的接种与运行
2.5 测定指标和分析方法
2.5.1 表征微生物燃料电池的电化学指标
2.5.2 表征微生物燃料电池的污水净化指标
2.6 本章小结
第三章 基于HNO3化学氧化的碳毡改性空气阴极性能研究
3.1 MFC装置和运行条件
3.2 改性电极的制备
3.2.1 阴极的预处理
3.2.2 阴极的改性
3.2.3 催化剂的吸附
3.3 碳毡空气阴极化学改性碳毡阴极表面特征分析
3.3.1 碳毡空气阴极化学改性时间对其吸附催化剂担载量的影响
3.3.2 碳毡空气阴极化学改性时间对其电导率的影响
3.4 碳毡空气阴极化学改性时间对MFC产电性能的影响
3.5 碳毡空气阴极MFC的电化学测试
3.5.1 碳毡空气阴极化学改性时间对其MFC的CV曲线影响
3.5.2 阴极最佳改性条件MFC的CV测试
3.6 化学改性碳毡空气阴极MFC长期放电测试
3.7 化学改性碳毡空气阴极MFC去污性能研究
3.8 影响连续流MFC长期运行的因素分析
3.8.1 阴极碳毡截留污泥的影响
3.8.2 阴极催化剂损失的影响
3.9 本章小结
第四章 MFC阳极改性的研究
4.1 阳极电极的制备
4.2 不同阳极材料对MFC启动和开路电压的影响
4.2.1 不同阳极材料对MFC启动时间的影响
4.2.2 不同阳极材料对MFC开路电压的影响
4.3 不同阳极材料对MFC电极电势的影响
4.4 不同阳极材料对MFC产电性能的影响
4.5 不同阳极材料对MFC电化学特征的影响
4.5.1 不同阳极MFC在扫描速度100mV/s下的CV曲线
4.5.2 不同阳极MFC的电化学行为分析
4.6 本章小结
第五章 多电极无膜空气阴极MFC的产电去污性能
5.1 试验装置
5.2 两层阴极无膜上升流MFC的产电去污性能
5.2.1 两层阴极无膜上升流MFC的组建
5.2.2 水力停留时间对两层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.2.3 有机负荷对两层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.3 三层阴极无膜上升流MFC的产电去污性能
5.3.1 三层阴极无膜上升流MFC的组建
5.3.2 水力停留时间对三层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.3.3 有机负荷对三层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.4 多电极无膜空气阴极MFC的产电去污性能比较
5.5 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3823406
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 微生物燃料电池简介
1.2.1 微生物燃料电池定义及分类
1.2.2 微生物燃料电池的工作原理
1.3 微生物燃料电池的国内外研究现状
1.3.1 微生物燃料电池应用于污水处理的研究
1.3.2 MFC阴极的研究
1.3.3 MFC阳极的研究
1.3.4 MFC的构型研究
1.3.5 微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的研究
1.3.6 微生物燃料电池的应用前景
1.4 课题研究的目的和意义
1.5 课题研究内容及论文创新点
1.5.1 本课题研究的内容
1.5.2 本课题的创新点
第二章 试验装置和分析方法
2.1 试验装置
2.1.1 试验装置设计
2.1.2 试验装置产电原理
2.2 试验材料和仪器
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验仪器
2.3 试验接种污泥和废水水质
2.4 MFC的接种与运行
2.5 测定指标和分析方法
2.5.1 表征微生物燃料电池的电化学指标
2.5.2 表征微生物燃料电池的污水净化指标
2.6 本章小结
第三章 基于HNO3化学氧化的碳毡改性空气阴极性能研究
3.1 MFC装置和运行条件
3.2 改性电极的制备
3.2.1 阴极的预处理
3.2.2 阴极的改性
3.2.3 催化剂的吸附
3.3 碳毡空气阴极化学改性碳毡阴极表面特征分析
3.3.1 碳毡空气阴极化学改性时间对其吸附催化剂担载量的影响
3.3.2 碳毡空气阴极化学改性时间对其电导率的影响
3.4 碳毡空气阴极化学改性时间对MFC产电性能的影响
3.5 碳毡空气阴极MFC的电化学测试
3.5.1 碳毡空气阴极化学改性时间对其MFC的CV曲线影响
3.5.2 阴极最佳改性条件MFC的CV测试
3.6 化学改性碳毡空气阴极MFC长期放电测试
3.7 化学改性碳毡空气阴极MFC去污性能研究
3.8 影响连续流MFC长期运行的因素分析
3.8.1 阴极碳毡截留污泥的影响
3.8.2 阴极催化剂损失的影响
3.9 本章小结
第四章 MFC阳极改性的研究
4.1 阳极电极的制备
4.2 不同阳极材料对MFC启动和开路电压的影响
4.2.1 不同阳极材料对MFC启动时间的影响
4.2.2 不同阳极材料对MFC开路电压的影响
4.3 不同阳极材料对MFC电极电势的影响
4.4 不同阳极材料对MFC产电性能的影响
4.5 不同阳极材料对MFC电化学特征的影响
4.5.1 不同阳极MFC在扫描速度100mV/s下的CV曲线
4.5.2 不同阳极MFC的电化学行为分析
4.6 本章小结
第五章 多电极无膜空气阴极MFC的产电去污性能
5.1 试验装置
5.2 两层阴极无膜上升流MFC的产电去污性能
5.2.1 两层阴极无膜上升流MFC的组建
5.2.2 水力停留时间对两层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.2.3 有机负荷对两层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.3 三层阴极无膜上升流MFC的产电去污性能
5.3.1 三层阴极无膜上升流MFC的组建
5.3.2 水力停留时间对三层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.3.3 有机负荷对三层阴极MFC的产电去污性能的影响
5.4 多电极无膜空气阴极MFC的产电去污性能比较
5.5 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3823406
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