人工湿地-微生物燃料电池耦合系统对农药处理效能的研究

本文构建了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统处理以阿特拉津为代表的农药, 以了解该系统的农药处理效能及处理机理. 结果显示, 该系统对阿特拉津具有较好的处理性能. 当阿特拉津浓度小于4 mg/L时, 系统的处理性能稳定保持在85%以上; 当阿特拉津浓度为4 mg/L时, 系统产电性能最优, 此时, 系统输出平均日电压, 最大功率密度及电流密度分别为284.4 mV、19.64 mW/m3及46.09 mA/m3. 农药对系统微生物多样性的影响显著, 而对微生物基因功能的影响不显著, 对系统菌属的影响小于电场. 系统优势菌门有变形菌门, 优势电化学活性菌门有拟杆菌门和厚壁菌门; 而降解农药优势菌门有放线菌门, 优势菌纲有Alphaproteobacteria与Actinobacteria, 优势菌属有Christensenellaceae_R-7_group.     

沉积型微生物燃料电池对 模拟湖泊水中磷的去除

沉积型微生物燃料电池(SMFC)是借助于沉积物中具有电化学活性微生物的催化作用,氧化沉积物中有机物以获得电能的一种装置,它具有用于淡水水体的原位修复的潜力.以湖泊底泥为阳极底物,含磷模拟配水为阴极液,构建了SMFC系统,研究了其产电性能及其对水中总磷去除的影响.结果表明,构建的SMFC系统可成功产电,运行22 d后输出电压达到最大值0.28 V(外电阻为1 000Ω).稳定运行期间,底泥烧失量由4.42%降低至1.91%;底泥氧化还原电位显著提高,由初始的-254 m V上升至-183 m V;溶液p H由初始的6.02上升至7.34;水中总磷浓度由10 mg/L降低至0.13 mg/L,这可能与SMFC使底泥电位、p H升高有关.     

微生物燃料电池的热力学研究

主要从热力学方面研究微生物燃料电池的特性.研究发现:微生物燃料电池中葡萄糖的氧化是一个放热的熵增反应,能够自发进行.在标准状态条件下,最大发电量为2840kJ/mol;可逆电压为1.227V,其中阴极反应的可逆电压为1.229V,阳极反应的可逆电压为-0.002V.在压强不变的条件下,可逆电压与温度成线性变化关系,但变化幅度不大;在温度不变的条件下,压强与可逆电压无关;浓度对可逆电压的影响由能斯特方程来描述.     

微生物燃料电池同步去除硫化物及产电的对比研究

对比研究空气阴极单室与双室微生物燃料电池(MFC)在去除硫化物及产电性能。当硫化物浓度为100mg/L,共基质葡萄糖浓度为812 mg/L时,单室和双室MFC的最大开路电压分别达897.2 m V和821.7 m V,最大输出功率分别为340.0 m W/m~2和273.8 m W/m~2,库仑效率分别为5.6%和10.7%,单室MFC表现出更好的电能输出,而双室MFC的能量转化效率更高。单室MFC运行72小时后,含硫化物废水中的硫化物去除率为75.4%。含硫化物废水中的有机质也可以得到同步去除,TOC的去除率为17.8%。上述结果表明利用MFC去除硫化物并同步产电是可行的,阴极是系统的主要限制因素。     

沉积型含油污泥微生物燃料电池的性能

以含油污泥为阳极底物构筑了沉积型微生物燃料电池(SMFC),通过检测输出电压、功率密度、表观内阻和原油去除效果等性能指标,分别考察了阳极填料、电极面积、pH对SMFC的性能影响.结果表明:相比活性炭填料,碳毡填料使SMFC发电性能更优且原油去除率提高了8.03%;增加电极面积,SMFC内阻减小、发电性能和原油去除率得到提升;酸性或碱性阳极底物不利于SMFC发电和降解油污,而阳极底物的pH=7.5时,SMFC的发电及油污降解性能最佳,输出电压和原油去除率分别达373.7 mV、45.36%.     

微生物燃料电池的研究现状及应用前景

简要介绍了微生物燃料电池的工作原理和电子传递机理。典型的微生物燃料电池是由阳极、阴极和质子交换膜组成的。概括了微生物燃料电池的性能影响因素和微生物燃料电池的研究现状及最新进展,认为微生物燃料电池具有广阔的发展前景。     

人工湿地污染物去除的数学模型

讨论了人工湿地三种常用的数学模型(衰减方程、一级动力学模型和生态动力学模型),并对其研究历史、发展应用、理论基础、基本形式、建立方法及其各自的优缺点做了深入的分析．从中可以看出,人们对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的了解,目前还很难对其设计、运行和预测做出准确的评价,因此影响了这一高效低耗的生态污水处理技术的推广和应用,而人工湿地生态动力学模型的不断完善可以从根本上解决这一问题．     

微生物燃料电池与传统厌氧消化处理人工废水的比较

通过微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)与传统厌氧消化(conventional anaerobic digestion,CAD)的比较试验,考察了对高浓度葡萄糖和硫酸盐人工废水的处理效果.MFC在获得一定能量的同时(I=0.16mA,P=4.76mw/m2),有效去除水中有机物,去除率高于CAD.葡萄糖为碳源,初始TOC=2100mg/L,运行144h,MFC获得91.61%去除率,CAD获得58.85%去除率;初始NH3一N为500mg/L,MFC中去除率最高达92.61%,CAD达72.38%;MFC中对硫酸盐的利用率和CH4产生量都低于CAD;比较结果表明,MFC技术可提高处理高浓度有机废水的效果.     

微生物燃料电池性能优化及微生物分析

为了进一步提高微生物燃料电池的运行性能,提高硝酸盐降解率及改善电能输出情况,以城镇污水处理厂二沉池污泥为接种源,硝酸钠为电子受体运行典型单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)。以1g/L无水乙酸钠、50 mmol/L磷酸盐缓冲液为模拟废水成功启动MFC,运行稳定后,通过碳源、碳氮比(C/N)、硝酸盐浓度、温度4个因素来优化MFC运行性能。实验结果表明:在温度为30℃、无水乙酸钠为碳源、C/N=5∶1、硝酸盐质量浓度为200mg/L时MFC运行性能最佳,硝酸盐去除率均可达到90%以上,最大电压可达到0.462V。最佳状态下经6个周期运行,MFC最高电压为0.62V,功率密度高达4.53 W/m2;交流阻抗分析最佳运行状态下MFC内阻为130Ω,扫描电镜观察到电极表面微生物种类及数量均明显增多。研究证明MFC可以作为含硝酸盐废水产能净化的有效技术。     

微生物燃料电池电极材料研究进展

 微生物燃料电池(MFC)是一种具备污水处理和产电功能的生物电化学技术装量,在微生物催化下将有机能转化成电能。综述了MFC 电极材料的研究进展,评述了阳极材料及其功能的修饰、阴极催化剂对污水处理和MFC 产电性能的进展,指出MFC电极材料设计和研究是未来的发展重点。     

微生物燃料电池处理苯酚废水

文章采用能作为电子供体的特征污染物苯酚化合物为阳极室的底物,厌氧微生物为阳极催化剂,钛基-二氧化铅电极为阴极来构建微生物燃料电池,利用阳极室处理苯酚废水,同时输出能量,探求利用微生物燃料电池处理苯酚废水的新模式,且为有毒有害物质的去除提供新方法;同时研究不同温度及苯酚质量浓度对微生物燃料电池处理苯酚废水的性能影响。研究表明,微生物燃料电池能够处理苯酚废水,在苯酚质量浓度为0.15 g/L,温度为35℃的实验条件下去除效率为99.63%。     

微生物燃料电池处理肠衣废水特性研究

采用单室空气阴极微生物燃料电池处理肠衣废水,考察了其产电特性及废水处理效果.结果表明,实验条件下,微生物燃料电池能够在降解肠衣废水的同时产电.污水稀释比为1∶1到4∶1时,微生物燃料电池的产电性能和水处理效果较为理想,其输出电压可稳定维持在0.2V左右,COD处理效率可达83%以上,氨氮处理效率高于97%且处理较为彻底,污水中主要有机污染物蛋白质的去除率均可达75%以上.这些结果证明了微生物燃料电池降解肠衣废水并同步产电的可行性.     

连续流双室微生物燃料电池试验研究

目的研究原水初始pH值、不同NaCl质量浓度和水力停留时间(HRT)对连续流双室微生物燃料电池的产电及污水处理效果的影响,使其产电及污水处理效果可以达到最好.方法试验以生活污水为研究对象,自行设计连续流双室微生物燃料电池处理工艺装置进行试验.结果在原水初始pH值为8、NaCl质量浓度为5 g/L和HRT为24 h时,连续流双室微生物燃料电池产电及污水处理效果可以达到最好.结论原水初始pH值、原水不同NaCl质量浓度和水力停留时间(HRT)对微生物燃料电池产电及污水处理效果的影响均较大.     

利用人工湿地去除饮用水硝酸盐氮研究

文章采用砂砾与土壤层构建垂直流人工湿地栽培芦苇和水花生,通过在同种基质上栽种相同数目的芦苇和水花生,以高质量浓度硝酸盐氮的配水进行浇灌,研究了这2种净水植物对饮用水中硝酸盐氮的脱除效果,并考察了净水效果较好的水花生的种植密度对其人工湿地脱氮的影响。研究表明,在人工湿地系统中,脱氮主要靠植物吸收,同时也存在硝化-反硝化途径;水花生和芦苇均能将饮用水中的硝酸盐氮有效脱除,在15d内,当进水硝酸盐氮质量浓度为50mg/L时,硝酸盐氮的去除率分别为94.0%和83.9%,当进水硝酸盐氮质量浓度为100mg/L时,硝酸盐氮的去除率分别达到96.8%和88%;相同条件下水花生去除硝酸盐氮的效果比芦苇更好;增加湿地植物的种植密度可获得更好的脱氮效果。     

介体微生物燃料电池脱氨产电性能的研究

以三室微生物燃料电池(MFC)为研究对象,采用大肠杆菌(E.coli)作阳极催化剂,比较了在无外加中介体、以中性红(NR)做中介体、以新亚甲基蓝(NMB)做中介体3种情况下的脱氨氮产电性能。结果表明:添加中介体可以提高MFC的开路电压,缩短开路电压达到稳定的时间,以NMB做中介体MFC的开路电压更容易达到稳定值,而以NR做中介体MFC达到的稳定开路电压较前者高。添加中介体能缩短MFC的脱氨氮时间(脱氨氮效率达90%),以NMB做中介体的MFC脱氨氮所需时间更短。以NR做中介体MFC的输出电压更高,但随着时间的延长,以NMB做中介体MFC相比于前者输出电压衰减得慢,稳定性更好。     

微生物燃料电池不同离子强度的实验研究

在相同的基质浓度(COD=1 500 mg/L)下,分别向反应器中加入0、50、100、200、300和400 mmol/L的氯化钠(Na Cl)溶液,考察了不同Na Cl浓度对双室微生物燃料电池(MFC)的电动势、内阻、输出功率和库伦效率的影响。随着Na Cl投加量的增加,内阻显著降低,输出功率的密度相应增加,但浓度过高会导致微生物细胞失水死亡,对MFC产生破坏性影响。当离子强度的浓度为200 mmol/L时,电池产电性能最优,最大开路电压为1 138 m V,内阻为205.8Ω,最大输出功率的密度为230.35 m W/m2,COD去除效率达到90.35%,库伦效率达到30.89%。     

基于CBS-ZT菌的双室微生物燃料电池研究

采用循环伏安法研究中国长白山地面温泉水分离出的热解纤维素果汁杆菌属(CBS-ZT)的直接电化学行为,CBS-ZT菌在玻碳(GC)电极表面发生了表面控制、准可逆的直接电化学反应,其活性中心是亚铁血红素。以CBS-ZT菌为阳极,铁氰化钾为阴极构建成双室微生物燃料电池。在35℃严格厌氧条件下,经过10 d CBS-ZT菌的培养,双室微生物燃料电池成功启动,该电池的最大开路电压为0.54 V,最大输出功率密度为11μW/cm²。     

微生物燃料电池阳极材料的研究进展

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是近些年发展起来的具有去污和产能双重功能的生物电化学系统。本文简要介绍MFCs的工作原理,主要概述微生物燃料电池阳极材料的研究进展,最后对微生物燃料电池阳极材料的发展和微生物燃料电池的应用前景进行展望。     

对氯苯胺在人工湿地中的去除试验研究

在自行建造的人工湿地中试系统上,通过对含对氯苯胺的化工尾水实际处理试验,获得较好的去除率,分析了水力停留时间和负荷对人工湿地中对氯苯胺去除效果的影响,同时考察了不同基质对对氯苯胺的吸附,试验结果表明芦苇人工湿地处理对氯苯胺,水力停留时间越长,去除率越大。基质对于PCA的去除率,自然土壤〉自然细沙〉自然粗沙;湿地土壤〉湿地细沙〉湿地粗沙;自然土壤基质吸附量最高为183．0μg／g千重。湿地基质去除对氯苯胺能力较自然基质强。相关运行参数为工程设计与运行管理提供了参考。     

降解苯的微生物燃料电池产电性能研究

 通过构建填料型微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）,对葡萄糖、苯为单一燃料和葡萄糖+苯混合燃料条件下MFC的产电性能及苯的降解效果进行了研究。试验结果表明,1 000 Ω外电阻条件下,以1 500 mg/L葡萄糖作为单一燃料时,MFC可获得的最高功率密度为228 mW/m2（阳极）,相应的体积功率密度为205 W/m3（按阳极室有效体积计算）; 以1 000 mg/L苯作为单一燃料时,最高功率密度为95 mW/m2（阳极）,体积功率密度为09 W/m3;以1 000 mg/L葡萄糖+600 mg/L苯为混合燃料时,最高功率密度为288 mW/m2 (阳极),相应的体积功率密度为259 W/m3。1 000 mg/L葡萄糖+600 mg/L苯混合燃料情况下,MFC在24 h内可将苯完全降解,产电周期结束时MFC的 COD去除率在95%以上。以1 500 mg/L葡萄糖和1 000 mg/L葡萄糖+600 mg/L苯分别作为燃料时,MFC可获得的库仑〖JP2〗效率分别为157%和23%。结果表明,MFC能够利用苯作为燃料,在实现高效降解的同时可稳定地向外输出电能,这为苯类难降解有机物的高效低耗处理提供了新的研究思路。