双层阳极MFC与BER耦合技术对染料废水的去除特性研究

发布时间：2025-05-13 00:05

　　本研究以微生物燃料电池（MFC）和生物膜电极反应器（BER）为研究载体,将传统单阳极MFC改造为双层阳极MFC,增大阳极区的有效反应空间,从而提高染料降解效率。结合MFC提供电能和BER需求电能的特点,将MFC与BER构建耦合系统,耦合系统中的BER单元作为前处理装置,其出水作为后续MFC单元的进水,MFC单元产生的电能供给BER单元,从而实现物质与能量的双重耦合。本研究选取活性艳红X-3B作为目标污染物,分别构建双层阳极MFC与BER耦合系统和双层阳极MFC并联与BER耦合系统,探究双层阳极MFC以及上述两种耦合系统处理高浓度染料废水时,系统的电学特征及降解性能。研究结果如下:通过构建双层阳极MFC系统,研究了进水X-3B浓度、HRT以及阳极间距对系统降解性能和产电性能的影响。结果表明,随着进水X-3B浓度的增加,脱色率和COD去除率呈下降趋势,但双层阳极MFC的脱色率较单层阳极MFC最大可提高19.10%,COD去除率可提高19.23%;随着HRT的减小,双层阳极MFC的脱色率和COD去除率呈现先增加后降低的趋势并在HRT为1.5d时脱色率和COD去除率达到最大,其值分别为96.34...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1 MFC结构示意图

以葡萄糖为底物的MFC为例,阴阳极将会发生如下反应式:MFCs实现了微生物的呼吸产能和电能之间的直接转换,与现有的其他利用有机物产能的技术如产甲醇、产乙醇、产甲烷等相比,MFCs具有功能上和操作上的优势。首先,呼吸产能和电能之间的直接转换确保了高效的能量转化,省去了其他技术常用的....

图2-1双层阳极MFC装置结构示意图

如图2-2所示,BER装置采用升流式进水方式,自装置底部进水上部出水。装置可分为上下两部分,上部分呈圆筒状,内径为20cm,高为35cm;下部分是一个高为5cm的圆锥形布水器,装置的上下部分均由有机玻璃制作而成。该装置从下往上的结构依次为:石子承托层(厚度为5cm)、不锈钢丝网阴....

图 2-2 BER 装置结构示意图

图2-1双层阳极MFC装置结构示意图2.2偶氮染料

图2-3 X-3B结构式

本研究选择典型的偶氮染料——活性艳红X-3B作为目标污染物,它的英文名称为ReactiveBriliantRedX-3B(简称:X-3B)。其分子量为615,化学分子式为C19H10Cl2N6Na2O7S2,CAS号:17752-85-1。该分子结构式如图2-3所示。X-3....

本文编号：4045431