沉積物微生物燃料電池電極修飾及陰離子去除的研究.pdf

1、因為沒有質(zhì)子交換膜，沉積物微生物燃料電池（Sediment Microbial Fuel Cell，SMFC）比起普通雙室微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）電池成本低很多，受到廣大學者的關(guān)注。本研究結(jié)合石墨烯以及層狀雙氫氧化物（LDH）的特性，將其分別修飾在SMFC的陽極和陰極，一方面用于提高SMFC的產(chǎn)電能力，另一方面提高陰極室對硝酸鹽去除，進一步增加沉積物微生物燃料電池在實際應用中作用。使用經(jīng)過石墨烯和

2、LDH修飾后電極，微生物燃料電池的開路電壓達到了0.75 V，其內(nèi)阻為110Ω，根據(jù)功率密度曲線可以得到，在電流密度為1805 mA/m2時MFC具有最大輸出功率密度519 mW/m2。最終的去除率能夠達到74.7％，比空白的增加了近20%。
　　另外研究了直接使用鐵棒而沒有外電路的反應體系的電壓和硝酸鹽氮的去除效果。該體系難以獲得較大的電壓，但是同樣可以去除硝酸鹽氮。結(jié)果顯示，在18天時間內(nèi)，鐵棒反應體系的下降速率明顯的快于空白

3、對照組的反應體系。但是經(jīng)過20天反應之后，兩組的反應速率逐漸趨向于一致。最終的去除效率達到了98.3%，然而對照組的去除效率僅為79.3%。不同的初始濃度對于此反應體系中硝酸鹽氮的去除效率基本上是相同的。不同的傳遞電子的材質(zhì)，在前12天之內(nèi)處于相同的去除速率，12天之后兩者之間才出現(xiàn)差別，以至于硝酸氮的下降水平有了較為明顯的區(qū)別，而最終的碳棒的去除效率為87.3%。亞硝氮和氨氮在整個過程中會略有增加，但是隨著反應體系的運行會逐漸的低于檢

4、出限。這說明 NH4+和NO2-僅作為反應中間產(chǎn)物生成，硝酸氮直接還原為沒有污染性的氮氣排放到空氣中。
　　最后，對兩部分進行綜合作用的研究。結(jié)果顯示綜合體系能夠得到的最大電壓可達0.7 V左右。在硝酸氮的去除效果中，可以看出，綜合體系中的下降速率明顯快于空白。但是經(jīng)過14天反應之后，兩組的反應速率又逐漸趨向于一致。最終的去除效率達到了85.7%。結(jié)果表明，修飾電極和鐵棒在該反應體系中有一定的作用，既提高了陰極室中硝酸氮的去除率，