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《长安大学》 2015年
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双室微生物燃料电池产电性能及脱氮效果试验研究

许鸿雁  
【摘要】:微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是一种可同时净化废水并回收能源物质的新兴废水资源化技术。MFC的基本原理是利用微生物作为催化剂,以废水中的有机物为燃料,将其中的化学能转化为电能。在当前环境污染严重、能源匮乏的双重压力下,兼具去污产电功能的MFC的应用为废水处理开辟了一条崭新而宽阔的道路。本文构建了双室微生物燃料电池,考察了四种不同阴极(曝气阴极1、铁氰化钾阴极、曝气阴极2及缺氧阴极)条件下MFC的产电性能,重点考察了铁氰化钾作阴极电子受体对MFC阴极性能的改善作用,得出以下主要结论:以亚硝酸盐作电子受体时,缺氧阴极得到的开路电压最低,仅为433.5 mV;使用超电势较低的铁氰化钾作电子受体时,MFC的开路电压最高,为744.2 mV,且使用铁氰化钾作电子受体不仅可以使MFC获得较高的产电性能,而且能对MFC阴极产生持久性的改善作用。对好氧阴极MFC中氨氮的迁移转化规律进行了研究。结果显示:MFC中NH4+通过质子交换膜迁移到阴极的速率与电流密度有关。当电流密度较小时,NH4+迁移速率与电流密度呈正相关关系;当电流密度达到某一较大值后,NH4+迁移速率将达到最大,此后,电流密度增加不会引起NH4+迁移速率的增加。另外,可以利用好氧阴极MFC回收模拟垃圾渗滤液中的氨。构建自养反亚硝化MFC,重点考察DO、电子传递、亚硝酸盐进水负荷对MFC脱氮性能及产电性能的影响。同时,试验研究了自养反亚硝化MFC脱氮过程中N2O的产生过程,并在此基础上提出了N2O减量化途径。试验结果表明:低的DO浓度下,MFC输出功率较低,但反亚硝化效果相对较好,且低氧环境下的反亚硝化过程中N2O的产量较低;高的亚硝酸盐浓度会抑制反亚硝化的顺利进行,导致N2O的积累。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X703;TM911.45

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