处理过的老龄垃圾渗滤液为阴极液的微生物燃料电池性能研究

处理过的老龄垃圾渗滤液与好氧污泥悬浊液的混合液按不同体积配比(0%、25%、50%、75%和100%),作为阴极液,构建生物阴极型微生物燃料电池(MFC),研究其产电特征以及对阳极底物和阴极液中污染物的处理效果。结果表明,处理过的老龄垃圾渗滤液作为阴极液时,MFC对化学需氧量(COD)和氨氮的去除率较其作为阳极液时分别提高2.27倍和42%。处理过的老龄垃圾渗滤液与好氧活性污泥悬浊液的混合液作为阴极液可提高MFC的产电性能和对污染物的去除效果。以体积比为75%的处理过的老龄垃圾渗滤液作为阴极液时,能显著提高MFC产电效果,输出电压和输出功率密度最大,分别为498 mV、295.2 mW/m~3,内阻最小为244Ω,阳极COD去除率最高为44.81%。     

不同接种物对微生物燃料电池利用氨氮产电的影响

文章以厌氧污泥和河底沉积物分别启动单室微生物燃料电池MFC,并通过改变氨氮浓度以及外电阻大小考察其对于MFC产电和氨氮去除的影响。结果表明,不同接种物启动的MFC对氨氮浓度的耐受性不同,厌氧污泥MFC在氨氮浓度为488.2 mg/L时最大输出功率Pmax为454.6 mW/m2,而沉积物MFC的Pmax为309.6mW/m2,出现在氨氮浓度为127.5 mg/L时;小电阻有利于氨氮的去除,但会限制MFC的产电,当外电阻从1 000Ω降低到10Ω时,厌氧污泥MFC氨氮去除率从46.1%提高到71.9%,沉积物MFC则从41.0%提高到了69.3%,并且厌氧污泥接种的MFC氨氮去除率与电阻的线性关系要优于沉积物MFC。     

单室空气阴极微生物燃料电池处理模拟生活废水同步产电研究

以某生活污水处理站厌氧池活性污泥为混合菌种,以葡萄糖为模拟生活废水,构建单室微生物燃料电池.利用微生物燃料电池实验生活废水降解与同步产电.实验结果表明:当葡萄糖浓度控制10mmol·L-1,pH值为7,温度控制在35℃时,其输出电压最大为0.486V,COD去除率最高为46.11％.微生物燃料电池(MFC)具有最佳的电化学性能.     

微生物燃料电池同步回收污水中氮磷与产电研究

利用单室微生物燃料电池(MFC)进行了同步回收污水中氮、磷和产电的研究。MFC经过14d的启动达到稳定运行状态,输出电压最大达到559.2m V,COD去除率最大为92.2%,污水中氮、磷的最大回收率分别达到87.1%和88.3%,MFC内氮、磷的沉积是化学反应与电化学反应的协同作用过程。     

锌掺杂碳纳米管电极在微生物燃料电池中的应用

以锌掺杂碳纳米管电极为阳极,柔性石墨为阴极,葡萄糖为阳极室供给基质,构建双室微生物燃料电池(MFC),考察锌掺杂量、葡萄糖浓度、温度等因素对MFC产电性能及有机物降解率影响。结果表明,锌掺杂改性的碳纳米管,能加速阳极产电微生物膜形成,提高微生物膜产电能力。在外电阻2300Ω,葡萄糖浓度1257mg/L,Zn S掺杂量0.5 g,温度40℃时,MFC性能最佳,其最大输出电压为1030 m V,最大输出功率31.2 m W/m2,COD去除率92%。     

温度和pH值对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响

通过序批式厌氧发酵,以产气量、产甲烷量、厌氧发酵过程中pH值以及有机物降解程度为指标,研究了不同温度、不同初始pH值对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响。试验结果表明,温度为50℃时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量(以VS计)为722.98 mL/g,甲烷体积分数最高达62.73%.,有机物去除率为67.5%;初始pH值为7时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量(以VS计)为618.23 mL/g,甲烷体积分数最高达62.4%,有机物去除率为66%。     

电极间距对单室微生物燃料电池处理老龄垃圾渗滤液性能的影响

以体积分数为60%的老龄垃圾渗滤液为单室无膜空气阴极微生物燃料电池底物,考察电极间距分别为1、2、3、4、5 cm时电池产电性能及底物中物污染物的去除效果。结果表明,间距为2 cm时输出电压和最大功率密度最大,间距为4 cm时输出电压和最大功率密度最小;电极间距为1～3 cm时电池内阻随电极间距的增大而增大,而电极间距大于3 cm时电池内阻随电极间距的增大而减小。电极间距为2 cm时,微生物燃料电池(MFC)对老龄垃圾渗滤液中化学需氧量(COD)和氨氮去除率最高;5个电池的库伦效率分别为35.6%、27.6%、35.4%、14.9%和14.9%,单室无膜空气阴极MFC可在一定程度上提高老龄垃圾渗滤液的可生化性。     

乳制品废水作为微生物燃料电池底物的研究

用乳制品废水作为阳极室底物构建双室MFC反应器,厌氧池污泥混合菌作为生物催化剂,阴极室分别使用不同浓度的KMnO4溶液和溶解氧DO作为电子受体,调节MFC影响因子与该厌氧池对应,计算试验数据并与厌氧池废水处理效果进行比较,同时观察MFC的产电性能。结果表明:双室MFC的产电效率和稳定性随着阴极室KMnO4浓度的升高而提高;当溶解氧DO作为电子受体时,MFC产电性能较低,具有成本低、无污染的优点;经不同组MFC分别处理乳制品废水后,COD去除率均优于普通厌氧池的处理效果。     

微生物燃料电池耦合处理重金属-有机废水性能研究

以双室微生物燃料电池(MFC)为研究对象,构建阳极为糖蜜废水、阴极为不同金属离子废水的微生物燃料电池,对其产电性能和去污能力进行测定。结果表明:微生物燃料电池可同时处理有机废水和金属离子废水,其中,Ag~+为阴极液时,其MFC稳定性最好,最高输出电压为198 m V、最大功率密度为23.1 m W/m~2、内阻为500Ω,Cu~(2+)为阴极液时分别为149 m V、13.9 m W/m~2、600Ω,Zn~(2+)为阴极液时分别为16 m V、1.9×10~(-6)m W/m~2、900Ω。阳极化学需氧量(COD)去除率以Ag~+为阴极液时最高,可达72%,Cu~(2+)和Zn~(2+)分别为54%和19.2%。阴极金属离子去除率Ag~+为72%、Cu~(2+)42%、Zn~(2+)19.8%。     

活性炭与TiO_2混合催化镍基体生物阴极微生物燃料电池性能研究

以发泡镍为基体,柱状活性炭颗粒和Ti O2粉末均匀混合后作为催化剂涂覆在电极表面。将此复合电极作为双室生物阴极型MFC的电极,研究MFC的产电性能。结果表明:在运行周期内,系统最大输出电压可达到698.1 m V,稳定在500 m V以上的高电压输出时间为18 d;单位质子膜面积上可获得最大功率密度为183.33W/m4,质子膜的使用量明显减少,从而大大降低了MFC的产电成本。同时,阳极室对原生活污水COD去除率可达到74%,而库伦效率也可达到68.9%。试验结果表明,活性炭和Ti O2混合涂覆镍基体电极对双室生物阴极型MFC产电的催化效果良好。     

微生物燃料电池中高效产电菌解析

以厌氧处理的淀粉工艺废水出水为基质,成功地实现了无介体MFC连续产电,同时系统中COD去除率达到70%,电池的输出电压为475mV。采用构建16S rRNA基因文库、随机测序的方法,分别对开放和闭合电路的阳极表面的微生物群落结构进行研究。结果表明:系统中出现的已知高效产电细菌只占6%(分别为地杆菌Geobacter和梭菌Clostridium)。通过对开放和闭合电路的阳极表面的微生物群落结比对,提出几类可能存在的高效产电相关细菌Alcaligenes monasteriensis,Comamonas denitrificans,Dechloromonas sp.,为高效产电细菌的研究提供了新的研究思路和理论依据。     

木屑炭水蒸气催化气化制取合成气研究

以木屑炭为原料,K2CO3作为催化剂,以固定床气化炉为实验设备,进行水蒸气催化气化木屑炭的探究。考察木屑炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H2/CO比值随K2CO3催化剂质量分数(0~8%)、水蒸气流量(0.15~0.35 g/(min·g))、气化温度(800~950℃)变化的规律。实验结果表明:K2CO3催化剂可显著提升碳转化率及产氢率,K2CO3质量分数为8%时,碳转化率和产氢率分别达到86.3%和125.6 g/kg,同时合成气中CO体积分数显著增加,H2/CO比值降至2.43。增加水蒸气流量,合成气中H2含量显著增大,H2/CO比值随之增大。温度可有效促进炭气化过程,950℃时碳转化率和产氢率分别达到84.3%和127.1 g/kg,但合成气中CO体积分数增大,H2/CO比值降至2.48。实验得到H2/CO比值在2.43~5.16范围的合成气。气化反应温度在900℃、水蒸气0.2 g/(min·g)、K2CO3质量分数3%时,碳转化率可达80.4%,产氢率109.6 g/kg,合成气中(H2+CO)体积分数82.4%,同时H2/CO比值高达3.05。     

单室微生物燃料电池产电特性研究

采用石墨板为阴极构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源,研究了该MFC在间歇运行条件下的产电性能、电池内阻情况和COD去除率。结果表明,最高输出电压随着周期数增加而增加,由0.075 9 V上升到0.200 6 V,最大输出功率密度为34.80 mW/m2;在一个运行周期内,电池内阻随着时间的延长而逐渐增大,由376.6Ω上升到682.0Ω,电池内阻的增大将导致输出电压降低。COD去除率由起始的49.23%达到最大值86.99%,说明此单室空气阴极微生物燃料电池在产电的同时处理污水的效果也较好。     

石墨束微生物燃料电池产电性能研究

试验研究了以乙酸钠为燃料,以石墨束为阳极的双室微生物燃料电池的产电情况.试验结果表明,经过6d的启动期,电池输出电压达到稳定状态,以乙酸钠为燃料时最大输出电压可达到698mV,并可持续10d左右,电池内阻为44.6Ω,最大体积功率密度可达6 321.1 mW/m3,最大面积功率密度为745.5 mW/m2,COD的去除率可达85%以上.燃料电池在外阻为510Ω条件下运行1个周期,其库仑效率约为20%.     

电极材料对微生物燃料电池处理老龄垃圾渗滤液性能的影响

以碳毡和碳布为电极材料,老龄垃圾渗滤液为阳极底物构建生物阴极型微生物燃料电池(MFC),考察碳毡和碳布分别作为阴极和阳极材料时对MFC明在阳极材料相同时,碳毡阴极MFC料相同时,碳布阳极MFC输出电压和功率密度最大(分别为294 mV、95.31 mW/m~3)、化学需氧量和氨氮去除率最大(分别为58.78%、74.38%);阳极、阴极均为碳布的MFC内阻最小(308Ω),阳极、阴极均为碳毡的MFC内阻最大(347Ω)。     

复合污染土壤中微生物燃料电池对铜和铅迁移去除的研究

为探究三室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC)对土壤中复合重金属铜、铅的迁移去除机制,以柠檬酸为土壤淋洗剂,构建MFC-Cu、MFC-Pb和MFC-Cu-Pb 3组单一/复合重金属污染土壤MFC,并采用三级连续提取法(BCR法)提取分析和稳态放电法等手段,分析土壤MFC产电性能、重金属脱附竞争及去除情况。结果表明：MFC-Cu、MFC-Pb、MFC-Cu-Pb的最大功率密度分别是125.78 m W/m²、80.50 m W/m²、102.76 m W/m²,MFC-Cu和MFC-Cu-Pb的内阻分别是MFC-Pb的51.19%和61.71%。经脱附,MFC-Cu和MFC-Cu-Pb中可迁移酸可提取态Cu分别为84.63%和82.50%,MFC-Pb和MFC-Cu-Pb中酸可提取态Pb分别为52.72%和42.31%。土壤MFC对单一条件铜与铅的去除率为44.61%和11.65%,而对复合条件铜与铅的去除率为34.25%和4.54%。研究表明,土壤MFC的产电性能及重金属迁移去除效率受重金属...     

电极面积和电极间距对立方体型MFCs产电能力的影响

以生活污水为底物,普通石墨棒为电极,构建立方体型双室微生物燃料电池(MFCs),研究了阴、阳极电极面积和电极间距对MFCs产电能力的影响。试验结果表明:当阴极表面积作为唯一变量时,阴极表面积越大,电池的产电性能越好,当Acat∶AAn=5时MFC产电最佳;当阳极面积作为唯一变量,AAn∶Acat=0.41时,电池产电能力和运行效果最佳;减小电极间距能有效地减少内阻,同时有利于底物和生成物的流动传质;提高输出功率,电极间距为21 mm的装置产电能力和运行效果最佳。     

超声预处理对单室空气阴极污泥微生物燃料电池性能的影响

为了提高污泥微生物燃料电池(MFC)产电性能和污泥处理效果,基于超声波破壁预处理技术,构建了以超声预处理污泥为底物的单室空气阴极污泥MFC,以污泥MFC的输出电压、最大功率密度、内电阻、污泥浓度和TCOD浓度为考察指标,探究不同声能密度预处理对污泥MFC产电性能及污泥降解效能的影响,结果表明,随着预处理超声密度的增加,MFC的产电性能和污泥处理效果得到有效提升。与未经预处理的污泥MFC相比,预处理声能密度为1.5 W/m L时,MFC稳定输出电压提高90.19%,最大输出功率密度提高135.43%,污泥减量效果提升68.8%,TCOD去除效果提高76.17%。本研究实验结果证明采用超声波对污泥进行预处理,能够有效提高污泥MFC的产电性能和污泥降解效率。     

微生物燃料电池数学模型的建立与仿真分析

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是燃料电池中特殊的一类,它能在微生物的作用下将化学能转化为电能,实现污水处理和产电的双重效果。目前对于MFC的研究多处于实验阶段,由于MFC内部极其复杂,从实验角度准确研究其内部各种现象以及分析运行参数对MFC的影响具有相当大的难度。文章通过集成的生化反应,在Bultler-Volmer表达式以及质量/电荷平衡的基础上,在MATLAB仿真平台下建立了双室MFC系统的数学模型并对其进行仿真分析,具有极大的理论指导意义。     

微生物燃料电池电能产生及污废水处理的研究进展

微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）是采用微生物催化的电化学系统,可用于污废水处理领域。目前关于MFC的研究多集中在提高产电能力和去污效能方面。通过综述近期MFC的研究进展,建议该技术在污废水处理领域的研究重点放在产电微生物筛选培养、低成本电极材料修饰研发、调控MFC运行条件等方面,并应加强MFC与序批式反应器（sequencing batch reactor, SBR）、厌氧好氧（anoxic oxic, A/O）、膜生物反应器（membrane bio-reactor, MBR）等常见污废水处理工艺耦合联用的研究。