生物陽(yáng)極輔助Ag-RGO-BiVO4膜陰極系統(tǒng)及水處理研究.pdf

1、為探究能耗低、出水質(zhì)量高的污水處理工藝，本論文獨(dú)創(chuàng)性地將半導(dǎo)體催化劑陰極以膜組件形式用于微生物燃料電池中，該系統(tǒng)可從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化：陽(yáng)極室生物分解水中有機(jī)物；半導(dǎo)體催化劑陰極在光、電協(xié)同作用下高效去除水中物質(zhì)，包括生物毒性物質(zhì)（四環(huán)素）、無機(jī)物（氨態(tài)氮）、有機(jī)物等；陰極膜過濾進(jìn)一步提高出水品質(zhì)。
　　系統(tǒng)中陰極電極上的催化劑是Ag/RGO/BiVO4，由水熱法制備。催化劑與粘合劑（中性硅溶膠）混合后涂覆在不銹鋼基層上，進(jìn)步得

2、到具有過濾、導(dǎo)電、光電催化功能的電極材料。材料表征（UV-vis，SEM，TEM，XRD，XPS，CV)結(jié)果表明：經(jīng)Ag和RGO共修飾后的BiVO4擴(kuò)寬了對(duì)可見光波的利用范圍，由545 nm增加為585 nm；由于Ag的表面等離子體效應(yīng)及RGO的導(dǎo)電性質(zhì)，復(fù)合物表現(xiàn)出優(yōu)良的光、電化學(xué)性能。陰極膜性能（截留率、水通量、抑菌）測(cè)試結(jié)果說明：膜的水通量為300 L·m-2h-1，光照條件下能夠抑制糞大腸菌群的生長(zhǎng)。通過電極材料優(yōu)化結(jié)果得知：催

3、化劑與二氧化硅質(zhì)量比為5:1且涂覆量為0.002 g/cm2時(shí)光電催化活性相對(duì)較高。水質(zhì)（實(shí)際景觀水，四環(huán)素溶液，氯化銨溶液）凈化數(shù)據(jù)證明：陰極室內(nèi)，四環(huán)素分子在120 min內(nèi)去除率84%，礦化率54%；實(shí)際景觀水中COD在12小時(shí)內(nèi)去除率67.3％，氨氮去除率為68.4％，同時(shí)陽(yáng)極室COD由67.4 mg/L減小為8.4 mg/L，凈化效率為878 mg·h-1m-2；氯化銨溶液在3小時(shí)內(nèi)去除率為78.7%，總氮去除率為63%；弱酸

4、性環(huán)境（pH=5）利于提高底物去除率；系統(tǒng)在120 min內(nèi)最高電壓有0.361 V,功率值最大為285.6 mV·m-2；氧氣和電解質(zhì)直接影響水質(zhì)凈化和系統(tǒng)產(chǎn)電效能。捕獲實(shí)驗(yàn)表明，·O2?和空穴是光催化的主要活性物種。
　　利用該系統(tǒng)凈化有機(jī)污水（實(shí)際景觀水），無機(jī)污水（氯化銨溶液），生物毒性污水（四環(huán)素溶液），均能得到較好出水水質(zhì)。它利用清潔能源（太陽(yáng)能）同時(shí)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)資源化（產(chǎn)能），在追求節(jié)能、環(huán)保、高效水處理道路上有廣闊發(fā)展