單室無膜空氣陰極微生物燃料電池降解老齡垃圾滲濾液.pdf

1、本文通過構(gòu)建了5組單室無膜空氣陰極微生物燃料電池，以老齡垃圾滲濾液為研究對象，考察了不同體積分?jǐn)?shù)的老齡垃圾滲濾液作為電池陽極底物的電池運(yùn)行情況，并通過改變電池電極間距的方式對電池的產(chǎn)電性能以及對老齡垃圾滲濾液污染物的去除效果進(jìn)行分析，研究其作用機(jī)理。
　　當(dāng)單室無膜空氣陰極微生物燃料電池電極間距為2cm時(shí)，以體積分?jǐn)?shù)為20％、40%、60%、80%、100%的老齡垃圾滲濾液作為底物運(yùn)行電池1＃、2#、3#、4#、5#。老齡垃圾滲濾

2、液一方面可為微生物提供有機(jī)質(zhì)，另一方面對微生物有抑制作用。在這兩個作用的協(xié)同之下，電池的穩(wěn)定周期隨著體積分?jǐn)?shù)的增大而變長，5# MFC穩(wěn)定周期最長。對于1#、2# MFC，體積分?jǐn)?shù)的增大，輸出電壓增大、電池內(nèi)阻降低以及最大功率密度提高，2# MFC輸出電壓最大。對于2#、3#、4# MFC，體積分?jǐn)?shù)的增大，輸出電壓降低，電池內(nèi)阻升高，最大功率密度降低。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)增大至100%時(shí)，有機(jī)物濃度達(dá)到最大，5# MFC輸出電壓較4# MFC增大

3、。在抑制作用達(dá)到最大的狀態(tài)下，對微生物生長的促進(jìn)作用、陰陽極電化學(xué)反應(yīng)和溶液中離子的遷移的作用也會達(dá)到最大，5# MFC內(nèi)阻較4# MFC減小，5# MFC最大功率密度較4# MFC增大。5個電池COD去除趨勢一致，均為實(shí)驗(yàn)初期1~2d內(nèi)出現(xiàn)了小幅的升高之后降低。對于1#、2# MFC， COD去除率隨體積分?jǐn)?shù)的增大而增大；對于3#、4#、5# MFC，COD去除率隨體積分?jǐn)?shù)的增大而降低。對于1#、2# MFC，庫倫效率隨體積分?jǐn)?shù)的增大

4、而降低；對于3#、4#、5# MFC庫倫效率隨體積分?jǐn)?shù)的增大而增大。
　　以體積分?jǐn)?shù)為60%的老齡垃圾滲濾液為單室無膜空氣陰極微生物燃料電池的底物，取電極間距分別為1cm、2cm、3cm、4cm、5cm構(gòu)建6#、7#、8#、9#、10# MFC。改變電池電極間距可以影響電池的產(chǎn)電性能，影響底物污染物的去除指標(biāo)的變化。電池輸出電壓主要取決于電極之間的電勢差，改變電極間距對輸出電壓影響不大。5個電池中，當(dāng)間距在1～3cm范圍，內(nèi)阻隨間

5、距的增大而增大，當(dāng)間距大于3cm，內(nèi)阻隨間距的增大而減小。當(dāng)間距為1cm時(shí)，6# MFC最大功率密度較7# MFC最大功率密度小，當(dāng)間距在2～4cm時(shí)，最大功率密度隨間距的增大而減小，當(dāng)間距為5cm時(shí)，10# MFC最大功率密度較9# MFC最大功率密度大。當(dāng)間距為2cm時(shí)，底物COD去除率最高，當(dāng)間距為1cm時(shí)，6# MFC COD的去除率低于7# MFC；當(dāng)間距大于2cm時(shí)，8#、9#、10# MFC COD去除率均小于7# MFC

6、。5個電池的庫倫效率分別為35.63%、27.65%、35.43%、14.86%、14.94%。
　　在兩部分的實(shí)驗(yàn)過程中電池陽極底物脫氮主要是通過氨氮的降解進(jìn)行。其中第一部分實(shí)驗(yàn)氨氮的去除途徑主要是氨氮轉(zhuǎn)化為氣體排出，第二部分實(shí)驗(yàn)氨氮的去除途徑主要是氨氮轉(zhuǎn)化為氣體和小部分轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。實(shí)驗(yàn)電池均可小幅提高了電池陽極底物的可生化性。在第一部分實(shí)驗(yàn)底物滲濾液的pH值均先上升后穩(wěn)定，電導(dǎo)率是先下降后趨于穩(wěn)定；在第二部分實(shí)驗(yàn)底物滲濾液