论文部分内容阅读
目前我国大气污染形式严峻,由工业排放、煤炭燃烧、汽车尾气等多种因素导致大气中的可吸入性颗粒物及污染物严重超标,尤其是每年的秋冬季节,农民大量燃烧秸秆,进一步恶化了空气质量加剧了大气污染。微生物燃料电池（MFC）是以微生物阳极催化剂,将有机质的化学能直接转化成电能的装置,MFC在能量转化过程中省略了燃烧步骤,使能量转化效率提高。这不但解决了秸秆的妥善处理和有效利用的问题,同时还有很好的应用前景。在本实验中,利用双室微生物燃料电池为反应器,铁氰化钾作为阴极液。探究不同浓度的污水处理厂活性污泥菌和玉米秸秆水解液对MFC的产电性能影响。实验条件下测得,随着活性污泥的体积（1.5、3.0、4.5、6.0mL）的增加,MFC的产电量逐渐增加,当活性污泥的质量分数增加至7.5mL时,产电量下降;随着玉米秸秆水解液物质量浓度（0、10、15、20、30、40g/L）升高,电池的稳定电压为54、157、248、208、170、146mV。结果表明:当活性污泥的体积为6mL,玉米秸秆水解液为15g/L时,微生物燃料电池的产电性能最佳,功率密度为54.6mW/m2,内阻为496Ω。同时,通过循环伏安曲线（CV）和交流阻抗曲线（EIS）测试可知,MFC的电极过程由电荷传递和扩散过程共同控制,反应过程受电子传递控制。采用三种不同方法改性阳极碳毡,并对其MFC产电性能进行研究。结果表明,以未改性碳毡（CC）、HNO3酸解CC（HNO3/CC）、壳聚糖改性CC（Chitosan/CC）、PDADMAC/α-Fe2O3层层自组装改性碳毡（PDADMAC/α-Fe2O3/CC）的MFC的最大产电量分别为248、315、452和522mV,最大功率密度分别为54.6、92.7、203.8和248.1mW/m2,COD的去除率分别为82.21%、81.46%、82.53%和86.44%。循环伏安曲线显示,PDADMAC/α-Fe2O3层层自组装改性的阳极碳毡具有较高的氧化还原电位。电化学阻抗谱图表明,PDADMAC/α-Fe2O3层层自组装的改性碳毡的极化内阻最小,为7Ω。几种改性材料为阳极的MFC性能依次为PDADMAC/α-Fe2O3/CC>壳聚糖/CC>HNO3/CC>空白CC。