生物阴极的构建方法对偶氮染料降解过程的影响

生物阴极可以强化偶氮染料在生物电化学系统中的脱色降解过程.针对三种不同的生物阴极构建方法进行了评估分析.实验结果表明,三种方法都可以加速偶氮染料在阴极的脱色降解,反应过程基本属于一级动力学过程.其中利用生物阳极反转方法构建的生物阴极展示出了最大的催化电流(0.12 mA)和偶氮染料去除效率(85.2%),厌氧污泥接种方法构成的生物阴极在电子回收率方面具备优势(71.8%).对生物阴极的微生物群落结构进行分析,发现电极表面存在着大量与电化学活性和偶氮染料脱色功能相关的微生物,表明生物阴极的强化作用与微生物膜的组成密切相关.     

生物阴极微生物燃料电池预处理酸性重金属矿井废水

采用以污泥+葡萄糖为有机底物,硫酸根离子为电子受体、碳毡吸附固定化硫酸盐还原菌为生物阴极、碳布为阳极的双室微生物燃料电池,处理模拟酸性重金属矿井废水.构建不同的外接电阻(分别为100Ω、1000Ω)MFC系统和开路常规生化处理对比,废水初始pH=4,Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe初始质量浓度均为20mg/L.结果表明,MFC外接电阻100Ω时,对Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe的去除率分别达到99.45%、99.68%、99.65%、98.34%、98.99%;COD、SO2-4的最大降解速率分别为83.4和23.9mg·L-1·d-1,比开路常规生化处理分别提高了15%和181%;同时pH有效提升至中性.表明了微生物燃料电池的对于传统生物法处理酸性矿井废水有预调节作用.     

两类阴极菌群微生物燃料电池降解硝酸盐研究

文章以硝酸盐溶液为阴极的电子受体,在阴极室中分别接种活性污泥混合菌和纯反硝化单菌株,构成生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,简称MFC)A-MFC和B-MFC。实验结果表明:在外接电阻为100Ω情况下,A-MFC和B-MFC最大输出电压分别为119.6mV和117.2mV,硝酸盐在B-MFC阴极室的平均反硝化速率为2.19mg/(L·d),比A-MFC中的平均反硝化速率1.86mg/(L·d)略高;扫描电镜观察到A-MFC和B-MFC的阴极碳布纤维丝表面形貌存在差异,A-MFC中碳布被孔状结构物覆盖,而B-MFC阴极碳布被片层状结构物所覆盖;同时发现A-MFC的阴极碳布循环伏安法CV曲线上均出现了明显的还原峰,表明A-MFC阴极碳布上的微生物进行了催化还原反应,而且阴极溶液均出现1对明显的氧化还原电对,说明阴极溶液中确实存在氧化还原介体进行微生物与电极间传递电子。     

电压对生物阴极电活性的影响

为富集高活性的生物阴极和降低微生物电解池的运行成本,分别考察了单室无膜微生物电解池(SCMMEC)中电压与生物阴极活性和溶液COD的关系。结果显示,0.2 V、0.3 V和0.5 V生物阴极的活性水平相当,且相对活性最高的0.3 V生物阴极仍是阴阳极中的电流限制电极。这表明选用稳定性差的廉价电源既可降低SCMMEC的固定成本,又不影响生物阴极的表现。进水COD-外压-电流密度显示,外压的选择还应考虑进水COD,低COD选择较低的外压,反之则相反。