下流式微生物燃料電池及微生物脫氮電池的研究.pdf

1、微生物燃料電池是指借助微生物的催化作用直接將燃料(如有機(jī)酸、糖類等)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置,它不僅可以直接將水中或者污泥中的有機(jī)物降解,而且同時(shí)可以將有機(jī)物在微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)化成電流,在處理廢水的同時(shí)輸出電能。微生物燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高、操作條件溫和、無(wú)需輸入較大能量等優(yōu)點(diǎn),是一種可再生清潔能源。本文構(gòu)建了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便的新型下流式空氣陰極微生物燃料電池,使其達(dá)到在處理廢水的同時(shí)又能產(chǎn)電的雙重效果,較之傳統(tǒng)的

2、上流式微生物燃料電池,不僅裝置簡(jiǎn)單,操作方便,而且產(chǎn)電更高。本文還開(kāi)展了微生物脫氮電池的研究,利用微生物脫鹽電池的原理去除廢水中的氨氮,達(dá)到同時(shí)產(chǎn)能并脫氮的目的。主要內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　 ⑴構(gòu)建了一種新型的無(wú)膜空氣陰極微生物燃料電池,廢水直接加入到水平置于微生物燃料電池頂部的陰極板上,空氣中的氧氣能很好地被直接利用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,營(yíng)養(yǎng)液的初始DO濃度對(duì)產(chǎn)電幾乎沒(méi)有任何影響,初始COD濃度與產(chǎn)電有著很好的飽和型關(guān)系；當(dāng)進(jìn)液COD

3、為3500mg,／L,流速為4.0mL,／min的時(shí)候,下流式微生物燃料電池能產(chǎn)出37.4mW／m2的最大功率密度,并進(jìn)一步研究了啤酒廢水的產(chǎn)電情況。此種下流式微生物燃料電池?zé)o需在陰極區(qū)曝氣,使得裝置簡(jiǎn)單可靠,操作方便靈敏,且具有相對(duì)較高的電能輸出,同時(shí)使用了價(jià)格便宜的平板石墨裸電極作為電極材料,因而易于放大,且有望實(shí)際應(yīng)用。
　　 ⑵構(gòu)建了一種新型的微生物脫氮電池,在處理廢水和產(chǎn)能的同時(shí)去除廢水中的氨氮。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,微生物脫

4、氮電池能夠在脫氮的同時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。在微生物脫氮電池的啟動(dòng)階段,脫氮時(shí)間隨著電壓的升高而減小,當(dāng)電壓升高到450mV左右,脫氮時(shí)間縮減到46h,氨氮去除率達(dá)到95.15％,但是隨著電壓進(jìn)一步的上升到550mV,脫氮時(shí)間并沒(méi)有進(jìn)一步的縮短,氨氮去除率略有上升,達(dá)到97.09％,電荷轉(zhuǎn)移效率基本維持在100±5％左右的較高水平,剩余氨氮濃度約為5mg／L；陰極面積的增大能夠縮短脫氮的時(shí)間,然而陰極液的pH值并沒(méi)有對(duì)微生物脫氮電池的脫氮時(shí)間