微生物燃料电池处理渗滤液的研究进展

微生物燃料电池(MFCs)是一种利用微生物将燃料中的化学能直接转化为电能的理想产电装置,具有产电与废弃物处置双重功效。为探究渗滤液MFCs处置的发展趋势,简述了MFCs的原理、特点和分类,总结了该技术在渗滤液处置过程中的研究进展,提出今后渗滤液MFCs处置研究将主要集中于三方面:①微生物,阳极优势微生物的选育与驯化富集;②交换膜,寻找价格低廉、性能高的交换膜;③阴极催化剂,研制高效、稳定且廉价的阴极催化剂。     

空气阴极微生物燃料电池处理垃圾渗滤液

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物做催化剂,处理废水的同时能产电的新型污水处理技术,因其"变废为宝"的能力而得到快速的发展。其中,以空气做阴极的单室MFC,因其省却了不断添加阴极液的过程、提高功率输出的同时降低成本而受到越来越多的关注。垃圾渗滤液中含有高浓度的COD和氨氮,可生化性差、生物处理难度大。为了寻找高效经济的渗滤液处理技术,本项目通过构建单室微生物燃料电池,分析垃圾渗滤液在MFC中的处理效果及产电性能,结果表明,当以PTEF为扩散层时,最高输出电压2.005 V,最高功率密度为3.2 W?m-2,均高于PDMS扩散层;以PTEF为扩散层制作空气阴极对垃圾渗滤液中的COD和氨氮进行处理,去除率分别为90%和78%,运行12~16 d最优。     

微生物燃料电池处理晚期垃圾渗滤液的特性研究

采用双室型微生物燃料电池(MFC)处理晚期垃圾渗滤液,考察了其产电性能及渗滤液处理效果。在外阻为1 000Ω,MFC中垃圾渗滤液的体积分数为20%时,其最大输出电压为660.6 mV,最大输出功率密度为2 182.0mW/m3。当体积分数升至100%,其最大输出电压为709.4 mV,最大输出功率密度为2 513.4 mW/m3,COD去除率约为70.4%。MFC运行期间,渗滤液中的氨氮一部分在阳极室中作为电子供体产电而被去除,另一部分从阳极室转移到阴极室,7 d内NH4+转移率达43%。与此同时,内阻从1 010Ω增加到2 000Ω,阳极液电导率从2.09×10-3S/cm下降到9.15×10-4S/cm。     

沉积物微生物燃料电池修复水体沉积物研究进展

沉积物微生物燃料电池在修复水体沉积物的研究近年来受到广泛关注.相比较传统的原位生物修复技术,其不需要投加电子受体或供氧剂,而是以电极作为电子受体,并可在氧化有机物的同时产生一定的电能.本文详细介绍了其工作原理和特点,并阐述了阴极、阳极、电极间距、溶解氧浓度、外电阻、底物传质、微生物、水体种类对其的影响,对今后的应用和研发重点进行了展望.     

单室微生物燃料电池处理黑水产电试验研究

以黑水为基质,采用单室质子膜碳纸热压“二合一”型微生物燃料电池( SCMFC),考察了 COD分别为200 、300、500、800、1 000 mg· L-1黑水,外接电阻分别在80、200、600、1 000Ω下,温度为20℃和35℃时,SCMFC的产电和基质降解情况.结果表明,随着进水COD的增大,SCMFC功率密度提高,产电周期延长,出水COD去除率增大,电子回收率降低,COD为1000 mg· L-1时,SCMFC的最大输出功率密度可达109 mW ·m-2;外接电阻降低后,电流密度提高,产电周期缩短,出水COD去除率降低,电子回收率升高,底物利用率提高;20℃下最大输出功率密度为65 mW·m-2较35℃时(106 mW·m-2)降低38.7％,说明提高SCMFC系统的温度对产电有利;高氨氮含量对SCMFC产电影响不大.SCMFC技术适合黑水的资源化处理.     

沉积物微生物燃料电池的性能提升策略

介绍了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)的工作原理,分析、讨论了SMFCs性能提升的策略,具体包括电极材料比选、电极表面修饰、电极构型优化、电池构型优化、运行环境改善、SMFCs堆栈、功率管理系统等,为研究SMFCs性能提升提供借鉴。     

微生物燃料电池处理丙烯腈生产废水的研究

构建了一个以丙烯腈生产废水为阳极底物的双室填料型微生物燃料电池,考察了电池输电性能及阳极溶液变化特征,分析了活性炭填料对电池性能的影响。结果发现,以腈纶企业污水处理厂厌氧污泥接种可以成功启动电池;电池进入稳定期后,阳极初始浓度对电池性能影响较小;MFC最大输出功率为211 W/m3,内阻为1 311Ω;阳极溶液中含氮芳香化合物被活性炭吸附后可以成为阳极微生物的底物而使电池长期稳定运行;电池阳极微生物主要发生了厌氧代谢过程,使含氮化合物降解成酰胺化合物、羧酸和氨气等。     

沉积物微生物燃料电池产电因素研究进展

介绍了SMFCs产电原理及应用,对产电微生物、阳极、阴极、沉积物等方面对产电影响进行了综述,其中阳极和阴极分别从材料及材料修饰等方面综述。论述了最新的双阳极SMFCs体系发展。根据目前SMFCs的研究前景、挑战以及发展趋势对其未来发展进行了展望。     

微生物燃料电池处理含铬废水

采用双室的微生物燃料电池装置,探讨利用微生物燃料电池处理含铬废水的效率及电池性能.通过测定微生物燃料电池的电压、功率密度和电流密度,研究电池的性能,通过测定出水中Cr(Ⅵ)的浓度探讨微生物燃料电池对Cr(Ⅵ)的处理效率.结果表明,最大值出现在第21天,大约在18 mV左右;电压的最小值在0.5 mV左右,稳定值在2mV左右;装置稳定后,在电流密度等于0.526μA/cm2时,电池的电压达到最大值,为39.5 mV;当电流密度为1.328μA/cm2,功率密度达到最大值,为1.328×10-3mW/cm2;利用微生物燃料电池装置对Cr(Ⅵ)可以达到一定的处理效果,去除率约为20％.     

正渗透微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的产能和降污性能研究

采用正透膜为中间隔膜,构建双室正渗透微生物燃料电池,同时以垃圾渗透液为阳极液,考察了Os MFC处理垃圾渗滤液的产能和降污性能。结果表明,稳定运行后,Os MFC的表观内阻为236.750Ω,最大面积功率密度为0.442 W/m~2,其相对应的电流密度为1.663 A/m~2。MFC的表观内阻为247.625Ω,最大面积功率密度为0.406 W/m~2,其相对应的电流密度为1.594 A/m2,Os MFC与MFC相比具有更好的产电性能。Os MFC使p H更加稳定,从而能够有效地降低过电位。Os MFC的平均水通量为0.979 L/(m~2·h)。Os MFC对垃圾渗滤液中TOC、氨氮、TN和TP的去除率都达到70%以上。研究结果为垃圾渗滤液的处理和资源化提供技术参考。     

垃圾预处理条件对渗滤液组分及其微生物燃料电池处理效果的影响

在实际生产生活中,城市垃圾焚烧或热解处置前一般需经过7~10 d的堆放预处理,预处理可去除垃圾中部分水分、提高垃圾热值,对于垃圾处理质量、热能回收、污染物排放等有着重要的影响。因此,本实验详细跟踪了城市垃圾预处理条件如堆放温度、堆放时间等对城市垃圾含水率、渗滤液产生量和渗滤液组分的影响,并进一步考察了其对渗滤液微生物燃料电池处理效果的影响。垃圾堆放温度实验结果显示,当垃圾堆放于40℃时效果最佳,此时垃圾减重率适中,所得的渗滤液中B/C比约为0.31、氨氮浓度约为1560 mg·L^-1,适宜生化处理。此条件下所得的渗滤液经MFC处理时电池可获得0.29 V的输出电压,且经7 d处理后渗滤液中COD、氨氮去除率可分别达66.2%和87.2%。随后,在最佳堆放温度下进一步考察堆放时间的影响。结果显示,在最佳堆放温度40℃下,垃圾堆放6 d后所得的渗滤液组分最易于生化处理,其B/C比约为0.32、氨氮浓度约为1520 mg·L^-1,经MFC处理时电池可获得0.29 V的输出电压,且经7 d处理后渗滤液中COD、氨氮的去除率分别为62.7%、87.6%。综上所述,40℃下堆放6 d是城市垃圾焚烧或热解处置预处理的最佳条件,此条件下,垃圾减重率和渗滤液产生量适中,且所得渗滤液可生化性较强,适合用于MFC产电处理。     

基于微生物燃料电池处理含铬废水的研究

本研究采用自制两室的MFC装置,通过利用污泥浓缩池所驯化的厌氧微生物作为阳极生物,以模拟的含铬废水作为阴极液,考察了在不同的pH值、Cr（Ⅵ）初始浓度、外接电阻和电解质条件下,Cr（Ⅵ）的去除效果和产电性能。结果表明,pH值越低,有利于Cr（Ⅵ）的去除,在pH值为2时,初始浓度为10mg·L^-1的Cr（Ⅵ）在72h的去除率可达到60%左右;pH值的增高,会抑制开路电压（OCP）和输出功率;Cr（Ⅵ）初始浓度的增加,会降低其降解速率,但能促进输出功率的增加,不过对OCP值的影响不大;在一定范围内,外接电阻越小,越有利于Cr（Ⅵ）的去除;以Na Cl作为协同电解质,反而会降低Cr（Ⅵ）的去除率。将Cr（Ⅵ）作为微生物燃料电池的阴极电子受体,不仅可以有效的去除Cr（Ⅵ）,还可以产电,得到一定的能量输出,具有较好的研究前景。     

微生物燃料电池处理含柠檬酸钠废水的研究

柠檬酸钠由于其优良的性质被广泛应用于食品、医药、化工等诸多领域,越来越广泛的应用导致工业和市政污水中柠檬酸钠的含量升高,加剧了水体的富营养化。将柠檬酸钠作为微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）阳极底物,研究得到了柠檬酸钠单独作为混合菌种MFC底物时的产电性能。结果显示,与乙酸钠和葡萄糖相比,以柠檬酸钠为底物的MFC（Na₃C₆H₅O₇-MFC）获得的最大功率密度为742.96 mW·m^-2,是乙酸钠（NaAc-MFC）和葡萄糖（Glu-MFC）的1.77倍和1.12倍。NaAc-MFC和Glu-MFC的启动时间分别约为Na₃C₆H₅O₇-MFC（57 h）的1.8倍和2.9倍。同时,Na₃C₆H₅O₇-MFC对COD的去除率为87.65%,与NaAc-MFC和Glu-MFC相差不大。Na₃C₆H₅O₇-MFC的库仑效率高达61.31%,明显优于NaAc-MFC和Glu-MFC。实验结果表明MFC可以有效地降解柠檬酸钠,能够处理含柠檬酸钠废水,并为柠檬酸钠单独作为底物应用于MFC提供了依据。     

微生物燃料电池废水生物处理技术

针对传统废水处理技术高的能耗和运行费用,加上世界范围内环境污染与能源危机的日益加剧,迫使人们在寻求更为经济、节能条件下高效运行的替代性废水处理技术的同时开发新型可持续利用的清洁能源。文章简要介绍了一种既能高效降解废水中各种有机化合物又能直接产生电能输出的新型废水生物处理技术—微生物燃料电池技术。     

微生物燃料电池处理含油废水研究进展

介绍了微生物燃料电池(MFC)的产电机理,总结了不同含油废水处理方法的特点以及微生物燃料电池对含油废水的处理效果。指出未来在含油废水处理领域MFC的发展重点是优化反应器性能,开发高效廉价的阴极催化剂,研究产电微生物与油类降解菌之间的协同作用,并阐明油类物质在MFC中的降解机理以及与传统的水处理工艺耦合使用,以最大限度的提高含油废水处理效果。     

微生物燃料电池的基础研究

构建了一个无中间体、无膜的微生物燃料电池,电池以生活污水为初始接种体,以醋酸钠水溶液为原料,考察了溶液浓度和电子受体等对电池性能的影响,分析了电池中微生物的反应动力学特征,并对电池中微生物的种属进行了鉴定.结果显示,微生物燃料电池中电流的产生主要是依靠电极表面吸附微生物直接将代谢产生的电子传递给电极表面所致;溶液COD的降解符合一级反应动力学特征;当溶液中存在Q2和NO3-时溶液输出电压或电量均会降低,前者主要是发生好氧呼吸,后者主要是发生了反硝化作用.通过16 s rDNA的基因分析,确定了电池中的优势微生物为假单胞菌属.     

微生物燃料电池处理重金属废水的研究进展

基于已有研究基础,解析了在微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）特有构型和产电条件下涉及的重金属去除机制,综述了装置构型、阴极类型、重金属浓度、外接电阻、pH、电子受体类型等因素对MFC产电性能及重金属去除效能的影响。从生物电化学作用、微生物作用、电子受体竞争机制等侧面,阐明各单一因素对重金属去除速率、还原产物的影响和作用。提出今后MFC去除重金属废水的研究需立足于实际废水,构建中试装置为实际应用提供数据支撑。进一步确定各影响因素的主次地位及作用方向,根据已有理论基础调控各影响因素,得到更快的去除速率和理想的还原产物。同时筛选适于重金属分离的电极材料及考察可实现产物回收的物理化学方法,以期实现重金属真正意义上的回收。     

微生物燃料电池处理高盐废水的研究进展

高盐废水通常采用生化、蒸发和膜处理3种方法处理,但无论采用何种方法,高盐废水处理均存在难度大和成本高等问题。微生物燃料电池(MFC)是一种基于产电微生物催化氧化有机物获得电能的装置,应用MFC处理废水可实现在处理废水的同时回收废水中能量,从而降低废水处理成本。近年来,应用MFC处理高盐废水来降低处理成本的研究逐渐开展并成为一个研究热点。本文综述了MFC处理高盐废水研究的最新进展,分析了盐度对MFC产电、污染物脱除、微生物生长和群落的影响,基于耐盐微生物、生物膜、反应器结构及扩展应用等方面提出未来MFC处理高盐废水的研究方向。     

微生物燃料电池处理重金属废水的研究进展

基于已有研究基础,解析了在微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)特有构型和产电条件下涉及的重金属去除机制,综述了装置构型、阴极类型、重金属浓度、外接电阻、pH、电子受体类型等因素对MFC产电性能及重金属去除效能的影响。从生物电化学作用、微生物作用、电子受体竞争机制等侧面,阐明各单一因素对重金属去除速率、还原产物的影响和作用。提出今后MFC去除重金属废水的研究需立足于实际废水,构建中试装置为实际应用提供数据支撑。进一步确定各影响因素的主次地位及作用方向,根据已有理论基础调控各影响因素,得到更快的去除速率和理想的还原产物。同时筛选适于重金属分离的电极材料及考察可实现产物回收的物理化学方法,以期实现重金属真正意义上的回收。     

微生物燃料电池催化处理废水的研究进展

微生物燃料电池(MFC)技术近年来发展迅速,将其应用于废水处理具有理想的发展前景,是当下的研究热点之一。简要介绍MFC技术的原理、设计和特点,较全面地概述了目前MFC技术应用于废水处理的研究进展,并就该技术从实验室走向工程应用面临的挑战提出了现有的强化方法。最后展望了未来该技术在废水处理以及其他领域的应用和可持续发展。