微生物燃料电池技术处理废水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的实验研究

发布时间：2023-03-19 06:31

　　微生物燃料电池(MFC)技术作为上世纪60年代以来广被关注的一种废水处理新技术，能够在降解废水中污染物的同时产生一定的电能。本研究采用以碳刷作为阳极、碳布作为阴极的传统双室微生物燃料电池(MFCs)，第一阶段对电池的基本性能进行分析，获得较佳的实验条件；第二阶段对比不同尺寸的电池A和B，对模拟含铬废水中Cr(Ⅵ)的去除效率以及电池的产电性能进行研究，实现去污与产能的双重效益；第三阶段采用双电池联用模式，尝试对模拟铬污染废水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的同时治理。利用1号电池中Cr(Ⅵ)作为阴极电子受体时产生的电能直接提供给2号电池，使2号电池阴极中Cr(Ⅲ)在外加电源的作用下发生还原反应降解为更低价态的离子或单质Cr，实现废物的回收利用。通过多次试验，得到如下结论： (1)电解液浓度是影响电池产电性能的一个重要因素，当300mM KCl和25mM KCl作为支持电解质分别加入电池的阴极液和阳极液时，相比于阴极添加200mM KCl而阳极无KCl添加，电池的产电功率有51.5%的提高。 (2)阴极电解液保持强酸性(pH=2.0)有利于Cr(Ⅵ)的还原，添加具有缓冲作用的KH₂

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
0 前言
1 绪论
    1.1 微生物燃料电池技术的研究进展
        1.1.1 微生物燃料电池的历史回顾
        1.1.2 微生物燃料电池技术处理废水的研究进展
        1.1.3 微生物燃料电池的分类和工作原理
        1.1.4 微生物燃料电池的非生物影响因素
        1.1.5 微生物燃料电池的应用领域
    1.2 铬污染的研究现状及进展
        1.2.1 铬的的污染现状
        1.2.2 环境中铬的来源及危害
        1.2.3 铬污染的治理方法及研究进展
        1.2.4 微生物燃料电池处理含铬(Ⅵ)废水的研究进展
    1.3 课题的研究背景、目的和意义
        1.3.1 选题背景
        1.3.2 研究目的和意义
2 微生物燃料电池处理含铬废水实验条件的选择
    2.1 材料与方法
        2.1.1 主要仪器、材料与试剂
        2.1.2 MFC 的构造
        2.1.3 接种过程
        2.1.4 启动过程
        2.1.5 分析方法
    2.2 实验结果与讨论
        2.2.1 电解质浓度对电池产电功率的影响
        2.2.2 阴极缓冲性能对 Cr(Ⅵ)去除率的影响
    2.3 本章小结
3 对比不同尺寸 MFC 中 Cr(Ⅵ)去除率以及电池产电性能的研究.29
    3.1 材料与方法
        3.1.1 实验构造
        3.1.2 接种过程
        3.1.3 启动过程
        3.1.4 分析方法
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 初始浓度对 Cr(Ⅵ)去除率的影响
        3.2.2 不同初始浓度条件下电池放电曲线的变化
        3.2.3 电池库伦效率
        3.2.4 MFCs 的输出功率和电压分布
    3.3 本章小结
4 两电池联用技术处理废水中 Cr(Ⅵ)和 Cr(Ⅲ)的实验研究
    4.1 材料和方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验设计与运行原理
        4.1.3 接种过程
        4.1.4 启动过程
        4.1.5 分析方法
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 1号电池阴极曝气对 Cr(Ⅵ) 和 Cr(Ⅲ)去除率的影响
        4.2.2 2号电池阴极缓冲性能对 Cr(Ⅵ) 和 Cr(Ⅲ)去除率的影响
        4.2.3 不同初始浓度对 Cr(Ⅵ)和 Cr(Ⅲ)去除率的影响
        4.2.4 不同初始浓度下放电曲线的变化趋势
        4.2.5 SEM 和 EDS 图像
    4.3 两电池联用技术处理铬污染废水的未来探讨
    4.4 本章小结
5 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3764753