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关键词：
类Fenton,橙黄Ô,羟基自由基,高价铁,离子交换树脂
发表时间：
2013-02-03 16:55:52
生物阴极型微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电性能研究
项语堂 | -> | 487| 0| 0.708535MB |微生物燃料电池,生物阴极,活性艳红X-3B,共代谢,脱色,产电
摘要: 构建了生物阴极型微生物燃料电池( BCMFC ) , 研究了以葡萄糖-偶氮染料(活性艳红X-3B)为共基质条件下, BCMFC 产电性能及偶氮染料的降解特性. 结果表明, 电能的产生源于BCMFC 对葡萄糖的降解, 共代谢下活性艳红X-3B 的( ABRX3B)的生物降解是主要的脱色机理. 当葡萄糖初始浓度为500m g# L- 1 (以COD 计), ABRX3B 浓度低于300 m g# L- 1时, 功率密度维持50. 7 mW# m - 2, 最终脱色率在94. 4% 以上, 而ABRX3B浓度的进一步提高对BCMFC 产电会产生抑制作用. 阳极液的COD 去除率和UV-V is光谱表明, ABRX3B 的降解过程中, 有中间产物的积累. 共基质条件下, BCM FC 可成功实现同步电能输出和高效脱色.
染料废水具有较高的COD 和色度, 难生化降解, 是难治理的行业废水之一. 偶氮染料在世界染
料市场的占有率达60% ~ 70%, 其前体及降解产物芳香胺具有致癌性, 因此, 偶氮染料的降解及脱色
研究备受重视( N ei,l 2000) . 活性艳红X-3B ( Activebr illiant red X-3B, ABRX3B)是典型的单偶氮活性染料( Zhang et al. , 2007), 水溶性好, 其分子中含有一个偶氮键构成的发色基团( ) N N) ) , 染色的过程中有高达20% ~ 50% 的染料未附着在染色物上而以废水的形式排出. 近年来, 染料废水生物脱色技术的研究主要有两个方面: 一种是以回收染料为目标的生物吸附技术, 如采用固定化灭活烟曲霉小球或活体菌丝球吸附废水中的染料(W ang et al. ,2008; 肖继波等, 2005) , 也有采用稻谷壳、活性污泥等生物质吸附的方法( L i et al. , 2008; Sun et a l. ,2008) ; 另一种是生物降解, 已发现的希瓦氏菌(Shewanella decolorationis S12) (Hong et al. , 2007)、假单胞菌( P seudomonas luteola ) ( Hsueh et a l. ,2006)等专性或兼性厌氧菌均具有染料脱色能力.但这些生物脱色技术尚存脱色速度较慢, 脱色不完全, 易受染料降解中间产物的影响等问题.
微生物燃料电池(MFC ) 可利用如乙醇( K imet al. , 2006 )、乙酸( L iu et al. , 2005 )、养殖废水( M in et al. , 2005 )、葡萄糖( Chaudhuri et a l. ,2003)等易降解纯有机物或混合废水产电. 近来,MFC又被发现可强化某些难生物降解物质的降解,如5-呋喃( Cata l et al. , 2008)、苯酚( Huang et a l. ,2008)、石油类污染物(Morris et al. , 2007)等. 这些研究工作为MFC 废水处理研究提供了思路, 若MFC在产电的同时可对染料进行高效脱色降解, 则有可能形成一种新的低能耗处理染料废水技术.
生物阴极型微生物染料电池( B iocathod emicrob ial fuel cel,l BCMFC)的特点是其阴极用微生物代替贵金属铂作为催化剂, 大大减少了MFC 构造成本. 因此, 本文以生活污水的好氧与厌氧污泥为接种源启动BCMFC, 进行以ABRX3B 为主要基质的同时脱色和产电研究, 探寻外加碳源(葡萄糖)对脱
色及产电特性的影响, 以阐明阳极室菌群对产电和脱色效果的作用规律. 同时, 对比传统的厌氧生物
脱色法, 研究不同ABRX3B 初始浓度的脱色效率,考察BCMFC 的脱色性能, 探索ABRX3B 的降解历程, 分析可能的降解途径和产物. 以期揭示BCMFC对偶氮染料脱色的主要机理, 论证MFC 染料废水脱色和产电同时进行的可行性.
料市场的占有率达60% ~ 70%, 其前体及降解产物芳香胺具有致癌性, 因此, 偶氮染料的降解及脱色
研究备受重视( N ei,l 2000) . 活性艳红X-3B ( Activebr illiant red X-3B, ABRX3B)是典型的单偶氮活性染料( Zhang et al. , 2007), 水溶性好, 其分子中含有一个偶氮键构成的发色基团( ) N N) ) , 染色的过程中有高达20% ~ 50% 的染料未附着在染色物上而以废水的形式排出. 近年来, 染料废水生物脱色技术的研究主要有两个方面: 一种是以回收染料为目标的生物吸附技术, 如采用固定化灭活烟曲霉小球或活体菌丝球吸附废水中的染料(W ang et al. ,2008; 肖继波等, 2005) , 也有采用稻谷壳、活性污泥等生物质吸附的方法( L i et al. , 2008; Sun et a l. ,2008) ; 另一种是生物降解, 已发现的希瓦氏菌(Shewanella decolorationis S12) (Hong et al. , 2007)、假单胞菌( P seudomonas luteola ) ( Hsueh et a l. ,2006)等专性或兼性厌氧菌均具有染料脱色能力.但这些生物脱色技术尚存脱色速度较慢, 脱色不完全, 易受染料降解中间产物的影响等问题.
微生物燃料电池(MFC ) 可利用如乙醇( K imet al. , 2006 )、乙酸( L iu et al. , 2005 )、养殖废水( M in et al. , 2005 )、葡萄糖( Chaudhuri et a l. ,2003)等易降解纯有机物或混合废水产电. 近来,MFC又被发现可强化某些难生物降解物质的降解,如5-呋喃( Cata l et al. , 2008)、苯酚( Huang et a l. ,2008)、石油类污染物(Morris et al. , 2007)等. 这些研究工作为MFC 废水处理研究提供了思路, 若MFC在产电的同时可对染料进行高效脱色降解, 则有可能形成一种新的低能耗处理染料废水技术.
生物阴极型微生物染料电池( B iocathod emicrob ial fuel cel,l BCMFC)的特点是其阴极用微生物代替贵金属铂作为催化剂, 大大减少了MFC 构造成本. 因此, 本文以生活污水的好氧与厌氧污泥为接种源启动BCMFC, 进行以ABRX3B 为主要基质的同时脱色和产电研究, 探寻外加碳源(葡萄糖)对脱
色及产电特性的影响, 以阐明阳极室菌群对产电和脱色效果的作用规律. 同时, 对比传统的厌氧生物
脱色法, 研究不同ABRX3B 初始浓度的脱色效率,考察BCMFC 的脱色性能, 探索ABRX3B 的降解历程, 分析可能的降解途径和产物. 以期揭示BCMFC对偶氮染料脱色的主要机理, 论证MFC 染料废水脱色和产电同时进行的可行性.
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