运行因素对猪场废水微生物燃料电池产电性能的影响

以猪场废水为基底构建双室微生物燃料电池,分别研究温度、pH和阳极液搅拌对微生物燃料电池(MFC)产电性能和废水净化效果的影响。结果表明,在一定范围内,温度的提升有助于增强微生物的电化学活性,微碱性条件下MFC的输出电压和功率密度更佳,阳极室的搅拌有利于提升电池产电和除污性能。实验确定了基于猪场废水处理微生物燃料电池的较优运行因素,为推动微生物燃料电池在污水处理方面的实际应用提供参考。     

双极室微生物燃料电池处理不同阳极底物废水的产电研究

为了研究微生物燃料电池(MFC)在不同阳极底物废水条件下的产电效率和废水处理效果。分别以啤酒废水、糖蜜废水和啤酒-糖蜜混合废水作为阳极基质,含银电镀废水作为阴极电子受体,构建了双极室微生物燃料电池。结果表明,3组以糖蜜废水作为阳极基质的MFC产电量和COD去除率最高,啤酒废水次之,啤酒-糖蜜混合废水最低。糖蜜废水作为阳极基质的MFC最高电压和功率密度可达356 m V和36.21 m W/m~2,第3周期时COD去除率达到最高的69.29%,实验结束时阴极Ag~+的质量浓度最低至304 mg/L。不同阳极基质对MFC产电效率和废水处理效果有影响。     

MFC-MEC耦合系统产电性能及处理含镉重金属废水的研究

以厌氧活性污泥为阳极菌种,乙酸钠为阳极底物,硫酸铜和重铬酸钾溶液为微生物燃料电池(MFC)阴极液,人工模拟含镉重金属废水为微生物电解池(MEC)阴极液,构建MFC-MEC耦合系统,利用MFC的产电驱动MEC运行,在不消耗外部能源的情况下,实现含镉重金属废水中Cd~(2+)的去除。实验研究了MFC反应器容积、MFC堆栈、MEC电极材料、MEC阴极液pH对MFC-MEC耦合系统电性能及含镉重金属废水处理效果的影响。结果表明:MFC反应容积的扩大可以提高其产电性能,但与此同时会造成MFC的内阻升高,随着MFC容积的增加,MEC中Cd~(2+)去除率逐渐增加,但同时MFC阴极Cr6+去除率逐渐下降;MFC堆栈可以提高工作组两端电压,串联时最大输出电压为1509 mV,Cd~(2+)去除率为69.3%;以钛板作为MEC电极时,微生物能有效附着在阳极表面,MFC阳极COD去除率为85%,MEC中Cd~(2+)去除率为51.5%;MEC阴极液pH在3～5时,有利于含镉重金属废水的处理,Cd~(2+)去除率80%以上。经XRD分析,MEC阴极还原产物为CdCO3。     

高效双室微生物燃料电池的运行特性

微生物燃料电池(MFC)在产生电流的同时还能处理糖蜜废水和电镀废水,并能从电镀废水中回收金属单质。本实验确定了电镀废水阴极液对双室微生物燃料电池产电性能的影响,阴极液分别采用银离子、铜离子和锌离子溶液作为MFC的阴极液,其初始浓度均配成1000mg/L。结果表明,锌离子作为阴极时MFC的产能效果最不理想,功率密度仅为1.9×10-6mW/m2。阴极为铜离子溶液时,可以获得相对大一些的功率密度(13.9mW/m2)。产能效果最好的是银离子阴极MFC,在电流密度为82.7mA/m2其获得最大功率密度为23.1mW/m2,COD去除率为71%,且其重金属去除率最大(72%),远远高于锌离子和铜离子。研究表明,重金属离子可以作为微生物燃料电池的阴极电子受体,MFC可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,同时将重金属还原,具有显著的环境效益和经济效益。     

MFC-MEC耦合系统产电性能及处理含镉重金属废水的研究

以厌氧活性污泥为阳极菌种,乙酸钠为阳极底物,硫酸铜和重铬酸钾溶液为微生物燃料电池（MFC）阴极液,人工模拟含镉重金属废水为微生物电解池（MEC）阴极液,构建MFC-MEC耦合系统,利用MFC的产电驱动MEC运行,在不消耗外部能源的情况下,实现含镉重金属废水中Cd²⁺的去除。实验研究了MFC反应器容积、MFC堆栈、MEC电极材料、MEC阴极液pH对MFC-MEC耦合系统电性能及含镉重金属废水处理效果的影响。结果表明：MFC反应容积的扩大可以提高其产电性能,但与此同时会造成MFC的内阻升高,随着MFC容积的增加,MEC中Cd²⁺去除率逐渐增加,但同时MFC阴极Cr⁶⁺去除率逐渐下降;MFC堆栈可以提高工作组两端电压,串联时最大输出电压为1509 mV,Cd²⁺去除率为69.3%;以钛板作为MEC电极时,微生物能有效附着在阳极表面,MFC阳极COD去除率为85%,MEC中Cd²⁺去除率为51.5%;MEC阴极液pH在3~5时,有利于含镉重金属废水的处理,Cd²⁺去除率80%以上。经XRD分析,MEC阴极还原产物为CdCO₃。     

阴极液及溶氧对微生物燃料电池性能的影响

研究微生物燃料电池在几种不同阴极液和曝气条件下处理餐饮废水及同步发电的性能。分别对以NaCl、K_3[Fe(CN)_6]和Na Cl+K_3[Fe(CN)_6]三种溶液为阴极液的微生物燃料电池进行了实验运行,对比分析了其产电性能和净水效果;对阴极室曝气和自然复氧两种条件下微生物燃料电池整体性能进行了对比研究。实验结果表明,阴极液和曝气条件的变化会影响微生物燃料电池的发电性能和净水效果。在以NaCl+K_3[Fe(CN)_6]混合液为阴极液且阴极室曝气的条件下,以餐饮废水为底物的微生物燃料电池的废水处理效果和产电能力最佳,相应的食堂原废水的产电电流密度稳态值为8.7m A·m~(-2),COD去除率为46.2%;模拟废水的产电电流密度稳态值为6.84 mA·m~(-2),COD去除率为33.1%。选择合适的阴极液和曝气状态,微生物燃料电池可有效处理餐饮废水并取得良好的发电性能。     

折流板式微生物燃料电池处理含铜废水及其产电性能

实验构建折流板式微生物燃料电池,以模拟有机废水为阳极底物,以活性污泥中的混合菌为阳极接种微生物,以模拟含铜废水为阴极液,探讨折流板式MFC对产电性能及废水处理的影响规律。结果表明:当阴极液Cu SO4为5 000 mg/L时,折流板式MFC的产电性能最优,开路电压最高为666 m V,功率密度最大为88.0 m W/m2,电流密度最大为491.7 m A/m2。折流板式MFC能有效处理有机废水和含铜废水,对有机废水COD的去除率最高可达74.9%;对Cu2+的去除率最高可达到95.8%。折流板式MFC可回收铜,阴极板上的沉积物经XRD检测,为Cu2O和单质铜的混合物。     

重铬酸钾和氯酸钾改性阳极对MFC性能的影响

针对微生物燃料电池产电电流密度低等问题,提出重铬酸钾(K_2Cr_2O_7)和氯酸钾(KClO_3)改性阳极提高微生物燃料电池性能的方法。以湖底污泥为阳极底物,糖蜜废水为阳极液,高锰酸钾(KMnO_4)和氯化钠(NaCl)的混合液为阴极液,构建微生物燃料电池实验系统;以K_2Cr_2O_7或KClO_3为电解液,通过电解处理对阳极进行改性。结果表明,采用质量分数为6%的K_2Cr_2O_7溶液对阳极进行改性时,微生物燃料电池系统的产电性能和净水效果达到比较好的状态,其稳态输出电压约为8.5 mV,稳态电流密度为7.9 mA·m~(-2),对糖蜜废水的化学需氧量(COD)去除率约为35.2%。K_2Cr_2O_7或KClO_3改性碳布作为阳极的微生物燃料电池的发电性能和水处理效果均有明显改善。     

铜离子为电子受体的MFC产电性能及废水处理

以经过预处理的厌氧活性污泥为阳极菌种,模拟有机废水为阳极底物,人工模拟含铜废水为阴极液,构建双室MFC反应器,考察以铜离子为阴极电子受体条件下的MFC产电性能与废水处理效果。结果表明:阴极液为5 g/L的硫酸铜溶液时,最大开路电压为0.531 V,最大功率密度为49.6 mW/m~2,内阻为326Ω。通过改变阴极液浓度、电极材料等条件进一步提高其产电性能,当阴极液硫酸铜质量浓度为3 g/L、电极材料为石墨棒、导线为钛丝时,产电性能最优,最大功率密度为75.7 mW/m~2,Cu~(2+)去除率为91.9%。     

微生物燃料电池对废水中对硝基苯酚的去除

在以碳纸为阳极、空气电极为阴极、葡萄糖和对硝基苯酚为混合燃料的直接空气阴极单室微生物燃料电池中,考察了微生物燃料电池(MFC)对对硝基苯酚的降解及MFC的产电特性.结果表明MFC对废水中不同浓度的对硝基苯酚均有一定的去除效果,400 mg/L的对硝基苯酚降解4d的去除率74.1%,降解6 d的去除率为82.1%.MFC的输出电压最高为0.293V(外阻1 000Ω),最大输出功率密度为56.5 mW/m3.     

微生物燃料电池阳极修饰的研究进展

微生物细胞与电池阳极之间的电子转移速率是影响微生物燃料电池(MFC)产电性能的重要因素之一.通过阳极修饰可以促进电子转移速率,进而提高MFC产电性能.综述了MFC阳极修饰的研究进展.     

GO/PEDOT复合材料修饰阳极的制备及其在MFC中的应用

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置,通过改善阳极特性可以有效提高微生物燃料电池的产电性能。通过恒电流法电沉积制备了氧化石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(GO/PEDOT)复合材料修饰碳毡(CF)阳极。通过循环伏安法和交流阻抗法考察了电极特性。将其应用到微生物燃料电池中,对其产电性能进行评价。结果表明,GO/PEDOT-CF电极具有较大的比表面积和优良的电化学性能;以GO/PEDOT-CF为阳极的微生物燃料电池,产电性能良好,其最大功率密度和最大电流密度达到1.138W·m?2和4.714 A·m?2,分别是未修饰阳极的4.80倍和5.51倍。因此,GO/PEDOT复合材料是一种优良的阳极修饰材料,可有效提高MFC的产电性能。     

螺旋藻光合微生物燃料电池产电性能的研究

将微藻与微生物燃料电池(简称MFC)相结合,可以将太阳能转化成电能,这是一种可再生、稳定、高效的产能方式。本论文主要研究了螺旋藻作为MFC阳极产电微生物,以碳酸氢盐或葡萄糖作为底物的产电性能,并通过改变光照强度等条件,探讨影响微藻MFC产电性能的主要因素。以0.1mol/L的铁氰化钾溶液作为阴极液,外电阻为1000Ω,光照强度为12000lx,温度为28℃或30℃,进行电池的运行。螺旋藻MFC可以得到200mV的稳定输出电压,最大功率密度为41.33mW/m2,内阻为2000Ω。研究发现,螺旋藻MFC产生的电压主要依赖于生物膜上的藻,而与悬浮在阳极液中的藻无关。光照强度是影响产电的最主要因素之一,藻的输出电压随着光暗周期的变化表现出明显的周期性。     

微生物燃料电池在废水处理中的应用

设计了一个经典的双室微生物燃料电池,并考察了其在接种厌氧污泥条件下对葡萄糖模拟废水的产电性能.试验采用间歇运行的方式,主要考察了电极材料及初始COD对微生物燃料电池产电性能的影响.结果表明,当外阻为100 Ω时,该电池在初始COD为1 000 mg/L,以石墨为电极的运行条件下产电性能最好,最大电流密度为4.4mA/m2.另外,还对以水及好氧污泥作为电池阴极时系统的产电性能进行了对比.通过对两者极化曲线的分析可知,以好氧污泥作为电池阴极可以大大减小系统的内阻,从而提高电池的产电性能.     

同步废水处理和产能的上流式空气阴极生物燃料电池

以活性炭颗粒为阳极,气体电极为阴极,葡萄糖模拟废水为基质构建了上流式直接空气阴极单室生物燃料电池(UACMFC),在连续运行条件下考察了电池的产电性能和水力停留时间(HRT)对电池性能的影响.结果表明,UACMFC具有较好的产电能力和稳定性,在外阻为9 000 Ω条件下,最大输出电压为0.915 V.HRT对生物燃料电池的产电性能和COD的去除效果均有影响,水力停留时间为8 h时,电池的最大输出功率密度为44.3 W·m-3(废水),COD去除率为45%.     

微生物燃料电池技术及其影响因素研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)作为一种绿色能源技术,通过微生物的氧化代谢作用将废水中的有机质降解的同时产生电能.然而,其相对较低的产电效率限制了MFC的工业化应用.该文介绍了影响MFC性能的诸多因素,如设备的构型限制、电极材料、阳极底物、阳极微生物和质子交换膜等,提出优化MFC的设计,提高MFC的产电性能,降低投入成本可解决MFC产业化应用的弊端,并对未来MFC的发展方向进行了展望.     

A/O-MFC处理垃圾渗滤液与产电性能研究

构建了序批式A/O-MFC运行装置,以垃圾填埋场渗滤液为底物,考察A/O-MFC在不同浓度渗滤液作为阴极液的产电性能和污染物去除效果。结果表明,MFC两极的COD、氨氮的去除率均随阴极渗滤液浓度的增加而增大,且阴极室去除效果明显好于阳极室。MFC输出电压随阴极渗滤液浓度的增加而增大,高效脉冲波动幅度随渗滤液浓度增加而减缓。最大功率密度分别0.030,0.096,0.129 W/M²。第3阶段功率密度分别是前两个阶段4.30,1.34倍。可见,微生物燃料电池产电能力随阴极渗滤液浓度的增加而增大,处理高浓度垃圾渗滤液的A/O-MFC的除污-产电性能最好。因此,以垃圾填埋场的渗滤液作为底物运行A/O-MFC具有可行性。     

A/O-MFC处理垃圾渗滤液与产电性能研究

构建了序批式A/O-MFC运行装置,以垃圾填埋场渗滤液为底物,考察A/O-MFC在不同浓度渗滤液作为阴极液的产电性能和污染物去除效果。结果表明,MFC两极的COD、氨氮的去除率均随阴极渗滤液浓度的增加而增大,且阴极室去除效果明显好于阳极室。MFC输出电压随阴极渗滤液浓度的增加而增大,高效脉冲波动幅度随渗滤液浓度增加而减缓。最大功率密度分别0.030,0.096,0.129 W/M~2。第3阶段功率密度分别是前两个阶段4.30,1.34倍。可见,微生物燃料电池产电能力随阴极渗滤液浓度的增加而增大,处理高浓度垃圾渗滤液的A/O-MFC的除污-产电性能最好。因此,以垃圾填埋场的渗滤液作为底物运行A/O-MFC具有可行性。     

微生物燃料电池法净化含锌废水研究

初步探讨了用双室微生物燃料电池(MFC)净化含锌废水,同时降解有机废水。试验选用氧化沟厌氧段污泥为阳极底物,采用淀粉配制有机废水,在外接电阻为10Ω的情况下,启动MFC去除阴极室中的Zn2+,降解有机物。结果表明,当阳极室CODCr的初始质量浓度为1 230 mg/L,阴极室Zn2+的质量浓度为1 000 mg/L时,反应6 d后,获得输出电压为25 mV,输出功率为250 mW/m3。在阳极室,溶液CODCr的质量浓度从1 230 mg/L逐渐降解到280 mg/L,CODCr的最大去除率为77.2%;在阴极室,192 h后,Zn2+的去除率为35%。Zn2+的净化与有机物的降解具有关联性。试验也初步证明,微生物燃料电池具有处理含锌废水和有机废水,并同时产电的优势,这将是今后含锌废水处理的一个新的研究领域。     

pH对微藻型MFCs处理养猪源分离废水影响研究

实验构建了以微藻为阴极的双室微生物燃料电池(MFCs),以养猪源分离废水为阳极底物,考察在稳定运行的基础上,阳极初始pH对微藻型MFCs的产电性能和养猪源分离废水处理效果的影响。结果表明,微藻型MFCs中阳极液在碱性环境中有利于提高系统的性能,当pH从6增加到10时,微藻型MFCs的产电性能随之提高。当pH=10时,系统的产电性能达到最佳,功率密度为534.8 mW/m~3,是pH=6时的2.12倍。pH对COD的去除率影响不大,均在90%以上;NH_4~+-N的去除率随着pH的升高而提高,当pH=10时,NH_4~+-N去除率达93.54%。