沉积型微生物燃料电池处理含铜废水及产电性能

实验构建沉积型微生物燃料电池(sediment microbial fuel cell,SMFC),以有机废水为阳极底物,以活性污泥中的混合菌为阳极接种微生物,以含铜废水为阴极液,探讨SMFC对产电性能及废水处理的影响规律。结果表明:当阴极液Cu SO4浓度为3 000 mg/L时,SMFC的产电性能最优,功率密度最大为81.7 m W/m2,电流密度最大为980.0 m A/m2,优于浓度为1 000 mg/L和5 000 mg/L时的SMFC的产电性能。SMFC能有效处理有机废水和含铜废水,SMFC对有机废水COD去除率最高可达74.3%;SMFC对Cu2+的去除率最高可达到96.6%。SMFC可回收铜,阴极板上的沉积物经XRD检测,为Cu2O和单质铜的混合物。利用扫描电镜观察其表面形貌主要为片状和树枝状,铜粉的平均粒径为2.1μm。     

不同类型阴极微生物燃料电池产电性能的比较

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物新陈代谢作用将化学能转化为电能的装置。实验以石墨为电极材料,有机废水为阳极底物,以厌氧活性污泥为厌氧菌种,阴极室分别接种驯化后的好氧生物污泥、厌氧生物污泥、含铜废水、FeCl3溶液,构建了双室MFC并比较了4种MFC的产电性能。结果表明:连续流状态下,好氧生物阴极MFC产电性能略优于厌氧生物阴极MFC;间歇流好氧生物阴极MFC其最大电流密度是连续流好氧生物阴极MFC的1.38倍。间歇流状态下,FeCl3溶液为阴极液MFC产电性能略优于以含铜废水为阴极液的MFC。连续流状态下,以含铜废水为阴极液MFC产电性能远远高于连续流生物阴极MFC。     

碳酸盐与磷酸盐对Biohydrogenbacterium R3sp.nov.产氢发酵效能的影响

采用NH4HCO3、NaHCO3、Na2CO3、K2HPO4、KH2HPO4、NaH2PO4和Na2HPO4作为碳酸盐和磷酸盐缓冲溶液源,研究其对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.产氢发酵效能的影响.研究发现,碳酸盐对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.反应体系中的pH值都具有较好的缓冲作用,而磷酸盐的添加对其产氢效能的促进作用较明显.反应器内添加了Na2HPO4与K2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的氢气产量与氢气含量达到最高值,分别为1978.56 mL、44.1％与2160.9 mL、45.8％,此时反应器内的pH值分别为3.28和3.41,细胞浓度分别为1.03 g·L-1和1.21 g·L-1,添加了Na2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的乙醇和乙酸产量分别为4841.49 mg·L-1和2064.94 mg·L-1;而添加了Na2CO3的氢气产量、氢气含量、细胞浓度与反应器内pH值分别为1064.42 mL、35.96％、1.23 g·L-1与3.81,此时乙醇、乙酸的产量分别为3862.21 mg·L-1和1930.86 mg·L-1.     

产多胺细菌调控根际细菌群落阻控小麦Cd吸收效应

土壤中的一些功能微生物能够通过吸附和沉淀等作用固定重金属,降低其有效态含量,从而阻控作物对重金属的吸收,在中轻度重金属超标农田钝化修复中发挥着重要作用.通过盆栽试验,借助高通量测序技术研究外源产多胺细菌Bacillus sp.N3的接种对小麦Cd吸收和根际土壤细菌群落组成和功能的影响.结果 表明,与不接菌对照相比,菌株...     

微生物燃料电池处理难降解有机废水研究现状

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将有机物直接转化为电能的技术。MFC用于处理难降解有机废水,既可提高废水处理效果,又能产生电能,该技术是近年来的研究热点。从MFC的反应器构型、产电性能和有机物去除效果几个方面讨论了MFC处理难降解有机废水的现状和发展趋势。     

微生物吸附剂对重金属的吸附特性

从活性污泥中分离得到5株菌,检验了它们对重金属离子的吸附能力,其中类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)和藤黄微球菌(Micrococcus luteus)GC subgroup B对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子吸附能力最强.考察了Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子分别在这2种菌体上的吸附特性研究表明,Langmuir型吸附模式能很好地描述Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子在这2种菌体上的吸附实验数据,其线形回归系数高达0.99,溶液pH值是影响吸附的最主要因素,pH=5～6是吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子的适宜条件.吸附动力学实验研究表明,菌体对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子的吸附可以分为迅速的细胞表面结合和缓慢的向细胞内的传输,稀HNO₃和H₂SO₄是Cu(Ⅱ)离子从Micrococcus luteus GC subgroup B菌体上有效的洗脱剂.     

超临界水中Ni/ZrO2催化气化聚乙烯醇水溶液的产氢特性

以追求产氢及降解有机污染物作为协同目标,利用一套连续式超临界水气化装置,在设定压力24MPa,反应温度400-500℃,反应停留时间20-120 s条件下,以Ni/ZrO2为催化剂考察了聚乙烯醇(PVA)水溶液的超临界水气化产氢特性.实验结果显示,催化剂Ni/ZrO2能有效促进PVA水溶液的分解产生富氢气体,气体产物中氢气的含量最高可达81.40%.过程探索发现:反应温度的升高能提高PVA气化效率,但气体产物中H2的含量随反应温度的升高有所下降;随着反应温度的升高,PVA分解趋于彻底,在压力24MPa、温度500℃、停留时间120 s的条件下,TOC去除率、有机碳气化率和氢气化率分别达到71.46%,67.97%和157.24%;停留时间的变化对气体产物含量没有明显的影响,但延长停留时间能提高PVA的气化效率;PVA气化反应中间产物主要为链状烷烃、环烷烃、芳香烃及小分子酸,根据中间产物出现的顺序推测PVA的降解为由C-C键断裂形成小分子物质,这些小分子物质一部分转化为H2,CO,CH4和CO2,一部分形成难降解的芳香族化合物.     

不同底物种类对厌氧发酵产氢的影响

在批式培养试验中以人工配置的废水为原料,以厌氧消化污泥作为天然产氢菌源,通过厌氧生物发酵制备生物氢气,研究了不同底物葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、乳糖对产氢能力的影响,以及生物制氢发酵过程中液相组成的变化,并对产氢动力学和细菌生长动力学进行了分析.结果表明,5种底物中最佳的底物是葡萄糖,氢气含量、累积产氢量和氢气产量最高可达到49.52%、67.21 L/mol、3.23 mol/mol.发酵产氢代谢产物以丁酸和乙酸为主,乙酸的含量占到26.76%～40.49%,丁酸的含量占到37.60%-58.07%.并含有部分丙酸和乙醇,属于丁酸型发酵.丁酸/乙酸比值可作为衡量氢气产生效率的一个指标,比值越大产氢量越高.实验中氧化还原电位均在-300 mV以下,以厌氧为主.Gompertz模型能够很好地拟合其产氢过程和产氢菌生长过程.     

木薯酒精废水高温厌氧发酵产氢研究

以木薯酒精废水为厌氧发酵产氢底物,以中温(37℃)厌氧颗粒污泥作为接种物.研究了高温条件(60℃)下厌氧发酵产氢的可行性;并比较了60～80℃条件下的累积产氢量,产氢速率和液相发酵产物组成,以确定温度对木薯酒精废水厌氧发酵产氢的影响以及不同温度下厌氧发酵产氢菌的代谢类型.结果表明,60℃时累积产氢量为383 mL(木薯酒精废水用量140 mL)、产氢率为70.0 mL(以每克挥发性固体(VS)计),中温厌氧颗粒污泥适合作为高温条件下木薯酒精废水厌氧发酵产氢的接种物;从60℃升高到80℃时,累积产氢量逐渐下降,最大产氢速率逐渐降低,80℃时产氢完全受到抑翩.70℃为产氢的临界点,低于70℃时厌氧发酵产氢菌的代谢类型属典型的丁酸型发酵,此过程中伴随着大量氢气产生,大于等于70℃时,正丁酸生成受到严重抑制,累积产氢量迅速降低;氢气的产生主要来自于溶解性碳水化合物的分解.     

新型微生物脱盐电池处理重金属铬废水

构建一种新型三室微生物脱盐电池(MDC),研究其脱盐产电并同步处理污染废水的效果。结果表明,阳极室为葡萄糖溶液,中间室盐溶液浓度5 g/L,阴极室为铁氰化钾溶液,闭合体系瞬时获得最高电压650 mV,同时脱盐效果良好,该MDC成功启动。其后,阴极室以重金属铬(200 mg/L)废水作为电子受体,中间室初始盐浓度为20 g/L、35 g/L,Cr(Ⅵ)平均还原率分别为1.06 mg/(L.h)和0.64 mg/(L.h),两者Cr(Ⅵ)的去除率均能达到80%以上,脱盐率分别为81.64%(20 g/L)和88.95%(35 g/L)。中间室盐浓度20 g/L时,获得最大输出电压466.6 mV,最大体积功率密度98.6 mW/m3,最佳内阻655.8Ω,库仑效率1.16%。表明该MDC系统具有良好的脱盐效果和处理废水效果。