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关键词：
微生物燃料电池,剩余污泥,含铜废水,铜回收
发表时间：
2012-08-29 09:01:39
摘要:以剩余污泥作为阳极底物，CuSO4溶液为阴极溶液构建了双室有膜微生物燃料电池( microbial fuel cell，MFC) ，研究了MFC 的启动，污泥的降解，Cu2 + 的去除和阴极还原产物的性质. 结果表明，Cu2 + 可作MFC 的阴极电子受体，在外电路电阻为1 000 Ω，Cu2 + 浓度为6 400 mg /L的条件下获得的稳定输出电压为0. 478 V，最大输出功率为536 mW/m3 . 应用MFC 阴极可以实现水中Cu2 + 的去除，在外电路电阻为0 Ω，Cu2 + 浓度为1 000 mg /L的条件下，288 h 对Cu2 + 的去除率达到97. 8% . 阴极还原产物与阴极还原力强弱相关，阴极还原力较弱时，大部分Cu2 + 被还原为Cu2O，小部分Cu2 + 以Cu4(OH)6 SO4的形式析出. 阴极还原力较强时，大部分Cu2 + 被直接还原为单质铜，极小部分Cu2 + 被还原为Cu2O. 剩余污泥为阳极底物能够使MFC 保持长时间稳定运行，阳极污泥中产电微生物的富集时间影响MFC 的产电性能与阴极Cu2 + 的还原，可通过监测阳极电势来判断阳极板上是否形成稳定的产电微生物膜. 剩余污泥为底物的MFC 可以实现在降解污泥中有机质同时处理含铜废水和回收单质铜.
随着现代工业的高速发展，金属冶炼、电镀和印刷电路板等行业中产生大量的含铜废水，既污染环境又浪费资源［1，2］. 含铜废水的传统处理方法包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法和絮凝法等，这些方法很难实现铜的回收，还可能产生二次污染［3 ～ 6］.电解和电沉积处理法具有操作简单、二次污染少、高效和直接回收单质铜等优点，已成为含铜废水技术中有竞争力的方法［7 ～ 9］，但高能耗增加了运行成本，限制了其推广. 微生物燃料电池(microbial fuel cell，MFC) 以微生物为催化剂氧化有机物和无机物的同时可形成电流［10，11］，若能以MFC 产生的电流代替电解法处理含铜废水技术中的传统电源，则为解决电解法耗能问题提供了一条新途径.
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