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关键词：
厌氧折流板反应器,分区进水,颗粒污泥,生物活性
发表时间：
2012-08-13 09:41:28
摘要: 用夹子将质子交换膜和载铂量为012 mgPcm2 碳纸固定在阳极室的短臂端口构成短臂型空气阴极微生物燃料电池. 利用污泥电池从厌氧消化污泥中富集产电菌于石墨棒表面, 循环伏安法检测发现这些微生物具有电化学活性. 将富集好的石墨棒作为阳极用于短臂型空气阴极微生物燃料电池, 以醋酸钠为底物时该电池的最大功率密度为738 mWPm2 , 内阻为280 8 , 开路电压为741 mV. 连续向阳极室通氮气和去掉质子交换膜可分别将电池的最大功率密度提高到745 mWPm2 和759 mWPm2 , 当两者同时作用时最大功率密度可达到922 mWPm2 , 而这3 种条件下电池的内阻仍保持在280 8 左右. 当底物浓度在121 62~1001 96 mgPL、外电阻为510 8 时, 电池的最大输出电压和底物浓度之间存在明显的线性关系( R 2 = 01 99) . 当底物浓度高于1001 96 mgPL时, 电池的最大输出电压不再增大并保持在302 mV( 外电阻为510 8 ) . 然而, 电池的库仑效率则随着底物浓度的提高而提高, 从31183%逐渐增大到45103%.
微生物燃料电池( microbial fuel cell, MFC) 是新兴起的一种利用微生物作为催化剂降解有机物将化学能转变为电能的装置[ 1~ 3] , 它为废水的资源化利用提供了新的思路, 有着十分广阔的应用前景[ 4~ 9] .空气阴极微生物燃料电池( air-cathode microbial fuel cell,ACMFC) 可以省略阴极室而将阴极直接作为阳极室的一壁, 而且不需要曝气, 空气中的氧气可以直接传递给阴极, 不仅增大了反应器容积也提高了产电量, 而且可以省去曝气的能耗, 因此更具实际应用价值[ 10~ 12]. ACMFC 的阴极通常采用燃料电池( fuelcell, FC) 的膜电极, 即用热压的方法将膜和阴极材料压在一起构成膜电极[ 13~ 15] , 但由于MFC 的膜容易被阳极微生物和金属离子污染, 虽然膜可以用酸处理清洗和再生, 但热压膜电极就不能这样处理, 因此也就降低了膜电极使用效率和寿命. 不经过热压而直接将膜与阴极通过外力固定在一起的可拆卸的膜电极的产电特性还很少有研究. MFC 型BOD 传感器为BOD 的快速检测提供了一个方便有效的手段,目前有关MFC 型BOD 传感器的研究多数采用的是传统双室MFC, ACMFC 型BOD 传感器的研究还很少见报道[ 16~ 18] .
本研究构建了一种阴极膜电极拆卸方便的短臂型ACMFC, 考察以夹子固定方式将膜和载铂碳纸贴在一起的非热压型膜电极在不同运行条件下的产电特性. 另外, 探讨了不同底物浓度下电池的最大输出
电压和库仑产量, 试图将该短臂型ACMFC 用于BOD传感器. 试验所用的产电菌用污泥电池从厌氧消化污泥中富集, 并利用循环伏安法对其电化学活性测定.
本研究构建了一种阴极膜电极拆卸方便的短臂型ACMFC, 考察以夹子固定方式将膜和载铂碳纸贴在一起的非热压型膜电极在不同运行条件下的产电特性. 另外, 探讨了不同底物浓度下电池的最大输出
电压和库仑产量, 试图将该短臂型ACMFC 用于BOD传感器. 试验所用的产电菌用污泥电池从厌氧消化污泥中富集, 并利用循环伏安法对其电化学活性测定.
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