PPy/TiO 2 光催化微生物燃料电池在钴回收中的应用研究
发布时间：2024-12-06 23:45
钴作为废锂电池正极材料主要成分,被普遍应用于新能源汽车、手机、计算机等电子产品中。考虑到钴资源的稀缺程度、消耗速度和含钴产品废弃后带来的环境污染,从废弃钴产品中回收钴成为了当今世界关注的焦点。传统回收方法主要有化学法、物理法、生物法和电化学法等,这些方法由于能源消耗大、易产生二次污染等问题,存在着诸多弊端。近些年新兴起的生物电化学系统在处理重金属和有机废水方面展现了明显优点。以产电微生物降解有机废水,不仅可以降低有机物的浓度,还可以产生一定的电能,并依靠阴极的氧化还原能力回收重金属,以废治废,实现了资源的循环利用。生物电化学系统主要分为微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）和微生物电解池（Microbial electrolysis cell,MEC）。目前已有许多研究者利用生物电化学耦合系统成功实现钴的回收,但是由于过电势等问题,阴极钴的回收率和处理速率都不太理想。因此,有必要研究新型生物电化学系统,实现Co（Ⅱ）的高效回收。光催化型微生物燃料电池,将光能和废水中的化学能同时转化为电能,以提升电池的产电性能。基于此,本文构建光催化MFC和光催化MEC,探究系统...
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 光催化技术
1.1.1 光催化技术介绍
1.1.2 光电催化技术介绍
1.1.3 光催化技术的应用邻域
1.2 生物电化学系统
1.2.1 生物电化学系统介绍
1.2.2 光催化技术在BES中的应用
1.2.3 BES在重金属方面的应用
1.3 BES处理回收钴
1.3.1 钴资源与废旧锂电池
1.3.2 微生物燃料电池浸出钴
1.3.3 MFC-MEC系统处理回收钴
1.4 研究内容和意义
1.4.1 目的和意义
1.4.2 研究内容
第二章 材料与方法
2.1 实验装置
2.2 实验试剂与仪器
2.3 实验材料
2.3.1 菌种与底物
2.3.2 阳极液和阴极液和膜材料
2.4 评价方法与指标
2.4.1 废水处理效果
2.4.2 产电性能
2.4.3 阴极效率
2.4.4 钴离子浸出率
2.4.5 表征方法
第三章 剩余污泥为燃料的光催化MFC产电特性
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 PPy/TiO2光催化材料的制备
3.2.2 电极材料制备
3.2.3 装置启动
3.3 结果与讨论
3.3.1 光催化材料的表征
3.3.2 剩余污泥和营养液的配比对光催化MFC产电性能的影响
3.3.3 电极间距对光催化MFC产电性能的影响
3.3.4 pH值对光催化MFC产电性能的影响
3.3.5 外接电阻对光催化MFC产电性能的影响
3.4 本章小结
第四章 光催化MFC浸出废锂电池中Co(Ⅲ)
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 实验装置
4.2.2 光催化电极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 电极材料对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.2 聚吡咯含量对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.3 光暗条件对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.4 极板面积对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.5 钴酸锂的投加量对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.4 本章小结
第五章 光催化MFC-MEC回收钴溶液中的Co(Ⅱ)
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 光催化MFC的启动
5.2.2 光催化MFC-MEC的搭建
5.3 结果与讨论
5.3.1 光催化电极对MEC回收单质Co的影响
5.3.2 光暗条件对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.3 极板面积对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.4 氯化钴离子浓度对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.5 外加电压对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.6 光催化MFC-MEC回收废锂电池中单质Co
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
本文编号：4014446
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 光催化技术
1.1.1 光催化技术介绍
1.1.2 光电催化技术介绍
1.1.3 光催化技术的应用邻域
1.2 生物电化学系统
1.2.1 生物电化学系统介绍
1.2.2 光催化技术在BES中的应用
1.2.3 BES在重金属方面的应用
1.3 BES处理回收钴
1.3.1 钴资源与废旧锂电池
1.3.2 微生物燃料电池浸出钴
1.3.3 MFC-MEC系统处理回收钴
1.4 研究内容和意义
1.4.1 目的和意义
1.4.2 研究内容
第二章 材料与方法
2.1 实验装置
2.2 实验试剂与仪器
2.3 实验材料
2.3.1 菌种与底物
2.3.2 阳极液和阴极液和膜材料
2.4 评价方法与指标
2.4.1 废水处理效果
2.4.2 产电性能
2.4.3 阴极效率
2.4.4 钴离子浸出率
2.4.5 表征方法
第三章 剩余污泥为燃料的光催化MFC产电特性
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 PPy/TiO2光催化材料的制备
3.2.2 电极材料制备
3.2.3 装置启动
3.3 结果与讨论
3.3.1 光催化材料的表征
3.3.2 剩余污泥和营养液的配比对光催化MFC产电性能的影响
3.3.3 电极间距对光催化MFC产电性能的影响
3.3.4 pH值对光催化MFC产电性能的影响
3.3.5 外接电阻对光催化MFC产电性能的影响
3.4 本章小结
第四章 光催化MFC浸出废锂电池中Co(Ⅲ)
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 实验装置
4.2.2 光催化电极的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 电极材料对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.2 聚吡咯含量对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.3 光暗条件对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.4 极板面积对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.3.5 钴酸锂的投加量对光催化MFC产电性能和Co(Ⅲ)浸出效果的影响
4.4 本章小结
第五章 光催化MFC-MEC回收钴溶液中的Co(Ⅱ)
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 光催化MFC的启动
5.2.2 光催化MFC-MEC的搭建
5.3 结果与讨论
5.3.1 光催化电极对MEC回收单质Co的影响
5.3.2 光暗条件对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.3 极板面积对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.4 氯化钴离子浓度对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.5 外加电压对光催化MEC回收单质Co的影响
5.3.6 光催化MFC-MEC回收废锂电池中单质Co
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
本文编号：4014446
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