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)。     

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%。     

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%。     

不同阴极催化剂对城市垃圾渗滤液微生物燃料电池处理的影响

以城市垃圾渗滤液为阳极液基质,比较以MnO_2和TiO_2为阴极催化剂时,对MFC电池性能以及渗滤液中有机污染物去除率的影响。结果表明,MnO_2和TiO_2作为阴极催化剂,可催化氧化阴极最终电子受体(O_2)、提高电子传递速率,最终提高电池性能。阴极负载MnO_2后,电池性能显著提高,稳定输出电压和最大功率密度分别增大到0.43 V和0.89 W/m~3。与未负载阴极催化剂的MFC相比,经MFC运行7 d后,渗滤液中的生物需氧量(BOD)和NH_4~+-N去除率分别提高8.1%和5.0%,达72.9%和91.6%。但由于缺少光照,阴极负载TiO_2后电池性能无明显改善,稳定输出电压仅为0.23 V,最大功率密度仅0.12 W/m~3,且渗滤液中有机污染物的BOD和NH_4~+-N去除率比负载MnO_2催化剂的MFC低8.8%和5.7%。     

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%。     

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。     

厌氧流化床微生物燃料电池处理间甲酚废水及产电性能研究

以某水处理厂厌氧消化池活性污泥为接种体,间甲酚模拟废水为阳极液,构建了厌氧流化床单室无膜空气阴极微生物燃料电池(AFB-SMFC)。研究了开路和闭路操作条件下间甲酚的降解性能及其动力学,探讨了电化学作用与微生物降酚能力之间的关系,考察了外电阻、间甲酚浓度对AFB-SMFC降酚及产电性能的影响。结果表明:AFB-SMFC在闭路条件下的平均降酚速率为15.29 mg/(L·h),比开路条件(11.18 mg·L~(-1)·h~(-1))下提高了37%;闭路和开路条件下间甲酚降解反应均遵循零级动力学方程:-d St/dt=k;当外电阻为5 000Ω时,电池的产电性能最好,而外电阻为1 000Ω时间甲酚的去除率最高;当间甲酚初始浓度为570~630 mg/L时,AFBSMFC的产电性能和降酚效果俱佳,最大功率密度为324.4 m W/m~2,间甲酚去除率为96.2%。     

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。     

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。     

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。     

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...     

微生物燃料电池混合菌群的产电特性与分布

将不同来源的污泥进行组合构建混合接种物的微生物燃料电池(MFC),通过比较微生物燃料电池的产电性能寻求更为优良的微生物群落,结果表明:将华南农业大学资源环境学院新肥室沼气池污泥、湖南省祁东县淹水稻田土和燕京啤酒厂废水处理二沉池污泥混合作为组合接种物的MFC性能较优,其最大输出电压0.59 V,最大功率密度10.81 W/m3。利用PCR-DGGE技术解析该电池阳极表面优势微生物的群落,分析发现阳极生物膜中占优势的菌种为Gammaproteobacteria菌纲中的Shewanella,其次为Pseudomonas aeruginosa,还存在Verrucomicrobiae和Flavobacteria菌纲的微生物。     

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。     

改性蛋壳材料对重金属离子的去除机理研究

以废弃蛋壳为主要原料,通过微波法和铁改性法分别合成吸附材料ME和FE,采用扫描电镜、X射线衍射以及比表面积分析仪进行表征,并考察材料对废水中Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能及其影响因子(反应时间、吸附剂投加量、重金属离子初始质量浓度以及溶液pH)。结果表明:ME对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附效果较好,当废水中Cu~(2+)、Cd~(2+)的初始质量浓度为50 mg·L~(-1)、ME的投加量为0.6 g·L~(-1)、pH=4时,反应20 min后,ME对Cu~(2+)、Cd~(2+)的去除率均高达100%,其饱和吸附量分别为179.2、183.6 mg·g~(-1);FE对Pb~(2+)的吸附效果较好,当废水中Pb~(2+)的初始质量浓度为50 mg·L~(-1)、pH=6时,FE对Pb~(2+)的饱和吸附量可达87.23 mg·g~(-1),Langmuir吸附等温方程可较好地描述该吸附过程。     

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。     

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。     

泡沫镍空气阴极微生物燃料电池的产电特性

研究了泡沫镍阴极的制备和对单室微生物燃料电池产电性能的影响。研究发现,当阴极PTFE扩散层超过4+1层时,MFC的功率密度随扩散层数增加而逐渐下降;当阴极扩散层为五层(4+1层)时,微生物燃料电池最大功率密度最大,达到31.3 W/m3,电池的库仑效率为25%;当使用7+1层PTFE扩散层时,电池功率下降到25.6 W/m3;泡沫镍阴极厚度对阴极性能影响不大;研究发现,滚压后再涂一层扩散层能够抑制泡沫镍阴极的长期运行的析盐。     

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%.     

碳粉催化剂镍基体空气阴极微生物燃料电池特性研究

试验以泡沫镍材料作为空气阴极MFC的电极材料,并利用碳粉作为催化剂,在1.24 A/m2的电流密度下获得了214 mW/m2的最大功率密度输出。电位分析结果表明,阴极开路电位为+12 mV,阳极开路电位为-466 mV。采用改变外阻的调节方式,获得了18.6%~57.8%的库伦效率。试验结果表明,碳粉可以作为催化剂材料在泡沫镍基体空气阴极MFC系统中使用。