活性炭空氣陰極MFCs產電優(yōu)化及其在廢水處理中的應用.pdf

1、伴隨時代的進步，科技也在不斷地向前發(fā)展，人類賴以生存的主要能源，也將逐漸地被耗盡。科技的發(fā)展，在帶給人類許多方便的同時，環(huán)境污染隨之加重，給人類帶來了許多未知的危害。當前的中國，在抗生素的生產及使用上，數(shù)量十分可觀?，F(xiàn)如今，土壤、飲用水和各水生生物體內，都或多或少檢測到抗生素類藥物的存在。它的頻繁出現(xiàn)，對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴重危害。另外，伴隨有機化工廠和塑料制造廠未經處理的污水排入環(huán)境中的NB濃度很高。因其存在極大的致癌變的可能性，

2、NB已被我國列為重點去除的污染物之一。傳統(tǒng)方法處理有機污染物廢水存在一定的缺陷，因此，開發(fā)環(huán)境友好的方法去除廢水中有機污染物是十分值得期待的。此時，MFC作為一種新的廢水處理技術被提出來。微生物燃料電池(MFC)通過產電菌的新陳代謝過程，將廢水中的有機底物進行了氧化分解，同時，轉變化學能為電能的一種新型的產電技術。根據(jù)MFC操作和功能上的優(yōu)勢，MFC的主要應用領域是發(fā)電和廢水處理等方面。
　　本文從增加電壓輸出和廢水處理兩方面著手

3、，探索串聯(lián)提高MFC產電可能性，并以硝基苯、頭孢唑啉鈉為模擬污水底物，考察MFC中頭孢唑啉鈉與硝基苯的去除效果及其產電性能。本課題在構建微生物陽極燃料電池系統(tǒng)的基礎上，通過測量和分析微生物燃料電池組的可控放電過程中輸出電壓及電極電勢的變化，研究了MFC串聯(lián)電池組的性能。研究結果發(fā)現(xiàn):單個微生物燃料電池串聯(lián)后形成的電池組電壓增大，但由污泥混合菌源接種的微生物燃料電池系統(tǒng)在內阻、輸出電壓和放電時長等方面存在著不同程度的差異，個別電池會發(fā)生極

4、性反轉，出現(xiàn)負壓值，降低電池組輸出電壓。通過保護裝置的串聯(lián)電路可以保護電池短時間內不會因發(fā)生電池反轉而損壞電池。
　　以單室空氣陰極MFC作為研究對象，以啤酒廠的污泥作為底料，加入不同濃度的頭孢唑啉鈉、硝基苯的培養(yǎng)液，通過觀察MFC的陽極生物膜掃描電鏡圖，記錄輸出電壓，來考察頭孢唑啉鈉、硝基苯對MFC陽極生物膜和電池性能的影響，初步了解抗生素、硝基苯對MFC在處理廢水過程的影響。研究結果表明:頭孢唑啉鈉與硝基苯的存在，對微生物燃料

5、電池的陽極生物膜產生了一定的抑制作用，一定濃度范圍內對具有成熟陽極生物膜的電池影響不大，電池在保持較高產電功率的基礎上可以有效去除較高濃度的有機污染物。即當通入電池中的硝基苯流速為1.2-14.7 mol·m-3·d-1時，電池產生的最大功率密度超過13.7 W·m-3，且硝基苯與苯胺也可以有效地去除;當廢水中頭孢唑啉鈉的濃度低于100mg/L時，穩(wěn)定MFC在保持輸出電壓為0.4 V以上的基礎上，使得頭孢唑啉鈉的去除率達到80％左右。這