MnO2为阴极催化剂的微生物燃料电池处理城市垃圾渗滤液研究

主要针对城市垃圾热解预处理过程所产生的渗滤液进行研究。首先改变城市垃圾堆放温度和堆放时间,发现城市垃圾于40℃堆放6 d后所得的渗滤液中生物需氧量(Biological Oxygen Demand,BOD)、氨氮浓度约为20800、1410 mg/L,B/C比、B/N比分别为0.32和14.8,营养物质较均衡,易于生化处理,且将其进行微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)处理时,电池可获得0.29 V的稳定输出电压。随后,以上述渗滤液为MFC阳极基质,考察廉价易得的Mn O2作为阴极催化剂对空气阴极单室MFC电池性能以及渗滤液中有机污染物去除率的影响。结果发现,由于Mn O2催化氧还原,加速了MFC阴极接受电子的速度,使得MFC电池性能有较大提高。其中,MFC的最大功率密度由0.16 W/m3提高到0.88 W/m3,而电池稳定输出电压明显升高至0.43 V,且阳极渗滤液中BOD和NH4+-N去除率也分别达72.9%和91.6%,比对照MFC分别提高8.1%和5.0%。     

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%。     

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%。     

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。     

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。     

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)。     

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。     

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%。     

微生物燃料电池MnO_2及活性炭混合催化剂的制备及其性能研究

利用机械混合及化学复合两种混合方式制备出用于微生物燃料电池(MFC)阴极的Mn O_2与活性炭导电材料的混合催化剂,混合质量比分别为1∶3,1∶1和3∶1。将以各催化剂制作的碳布阴极置于空气阴极MFC中运行,利用线性扫描伏安法测试碳布阴极的性能。研究表明,两种混合催化剂均在混合质量比为1∶1时具有最佳性能;化学复合催化剂MFC的最大功率密度达到336 m W/m~2,是单纯使用Mn O_2粉末时的2.51倍,优于机械混合的催化剂。     

基于广州市政垃圾渗滤液的MFC性能及阳极微生物分析

为了分离纯化可适应渗滤液极端环境的产电菌,以广州市白云区李坑和兴丰两处垃圾填埋场获取的渗滤液为底物运行微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）,待稳定输出多个周期后剪取阳极碳布进行单菌落培养和电镜扫描。结果显示,各组渗滤液底物MFC均能成功启动。李坑四季样的MFC峰值电压分别为0.334、0.331、0.321、0.328 V;兴丰四季样的MFC峰值电压分别为0.512、0.54、0.523、0.536 V。对各组渗滤液底物微生物燃料电池的阳极进行菌株分离纯化并单菌落培养构建阳极微生物系统发育树,发现经过MFC驯化后的阳极菌株具有较高丰度和差异性;SEM扫描发现各组实验中菌株均吸附在阳极碳布上形成稳定的膜结构,根据产电呼吸的基本电子传递机制推测渗滤液底物MFC中的微生物通过与阳极直接接触来传递电子。     

直接碳燃料电池性能研究

直接碳燃料电池(DCFC)勿需碳和氧气气化、重整,而直接通过电化学反应产生电能,效率可达80%,燃料的理论利用率可达100%,是一种高效、清洁的燃料电池.文章所介绍的组装DCFC单体电池,以石墨作阳极,不锈钢作阴极,加湿氧气作氧化剂,采用熔融氢氧化物作电解质,并掺入一定量的催化剂,该电池工作温度为500～700℃.对不同工作温度、不同电解质和不同氧气流量下DCFC的输出性能进行了试验研究.结果表明:随着工作温度的升高,电池输出性能有很大提高;KOH比NaOH的导电性好,电池运行更稳定,更有利于电池的输出;氧气流量为70mL/min,温度为650℃时,该电池的输出性能最佳,最大电流密度、功率密度分别为118mA/cm2和0.054 W/cm2,开路电压达到0.76 V.     

直接碳燃料电池(DCFC)实验研究

直接碳燃料电池是一种高效、清洁的燃料电池技术,其原理是碳和氧气勿需气化和重整而直接通过电化学反应产生电能,效率可达80%,燃料利用率约达100%。自行组装了DCFC单体电池,工作温度为500～700℃;该电池采用熔融氢氧化物作电解质,并掺入一定量的催化剂;石墨作阳极,不锈钢作阴极,加湿氧气作氧化剂。对不同的电解质、不同的氧气流量下DCFC的输出性能进行了试验研究。结果表明,KOH比NaOH的导电性好,电池运行更稳定,更有利于电池的输出;氧气流量为70mL/min时,该电池的输出性能最佳,最大电流密度、功率密度分别为105mA/cm2和0.041W/cm2,开路电压达到0.74V。电流密度为45mA/cm2时,输出电压0.65V,可连续稳定运行20h。提出了热解-直接碳燃料电池联合系统,并以C10H22为例,分析了联合系统发电效率高达76.5%,表明该系统在未来集中式电厂中有很好的应用前景。     

松子壳基活性炭光催化剂的制备及其催化性能研究

为了提高TiO_2光催化剂对水体有机污染物的降解能力,将松子壳基活性炭作为载体负载TiO_2,研究载体比表面积、载体与TiO_2的复合比例以及煅烧温度对复合光催化剂降解水体有机污染物亚甲基蓝的影响。通过BET,XRD,FTIR和SEM分析方法对复合光催化剂的比表面积、晶体结构、有机官能团和表面形貌进行了表征。研究结果表明:适当的增加载体的比表面积,有利于Ti O2的负载和复合光催化剂催化活性的提高;当活化水量为1.5 mL/min时,在充分的水蒸气活化反应下,松子壳炭可制备成比表面积为634.65 m~2/g的活性炭,使其负载TiO_2后具有较好的亚甲基蓝吸附作用和光降解作用;当TiO_2与活性炭的质量比为0.8∶1时,复合光催化剂的催化效果较好;当煅烧温度为450℃时,复合光催化剂具有较优的催化效果,降解率可达77.10%。     

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。     

SMFC处理不同浓度垃圾渗滤液的效果及产电性能

构建沉积型微生物燃料电池(SMFC),并考察不同渗滤液浓度条件下SMFC的降解效果及产电性能。结果表明:高、低渗滤液浓度条件下SMFC对污染物质均有较好的去除能力,COD去除率分别为95%,79%,氨氮降解率分别为81%,72%;厌氧污泥中挥发性悬浮固体去除率分别为19.6%,16.4%;稳定运行时,SMFC产电均呈周期性变化,最高输出电压分别为0.261,0.078 V(外阻为1 000Ω),功率密度分别为10.35,0.204 m W/m2。因此,SMFC可实现对垃圾渗滤液的除污产电一体化,且高浓度渗滤液条件下SMFC具有更好的运行效果及产电性能。     

老龄垃圾渗滤液体积分数对微生物燃料电池性能的影响

研究考察不同体积分数的老龄垃圾渗滤液对微生物燃料电池(MFC)性能的影响.结果表明:在体积分数为40％时,MFC的产电效能最佳,输出电压最高可达370 mV,功率密度为939 mW/m3,且化学需氧量(COD)去除率可达43.3％;无机氮的去除与产电周期有较大关系,当体积分数为100％时,氨氮去除率可达84.1％,表明...     

阴极电子受体对微生物燃料电池性能的影响

以双室型微生物燃料电池为试验装置,比较铁氰化钾、重铬酸钾、高锰酸钾作为阴极电子受体时微生物燃料电池的电压和功率输出。结果表明,高锰酸钾与重铬酸钾混合电子受体对微生物燃料电池性能的提高没有显著效果,不如两者的单独表现;高锰酸钾对应的最高输出电压可达1 160 mV,但很不稳定,会很快下降到600 mV左右,在实际应用中有一定障碍;在酸性条件(pH=3.0)下,重铬酸钾的开路电压为1 081.2 mV,最大输出功率密度为35.1 W/m3,电池内阻为170.27Ω,而且表现稳定,是理想的阴极电子受体。     

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。     

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。     

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.