微生物燃料电池处理生活污水产电特性研究(3)

微生物燃料电池处理生活污水产电特性研究

第 4期

强琳，:等微生物燃料电池处理生活污水产电特性研究

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1 0 1MV,6 2 W/ 乙酸钠属于非发酵型基 8 . 1 .2 M m。

过 10d运行的质子膜被附着的生物膜污染，得 2使物质迁移产生了反作用，养微生物消耗基质反而异抑制了产电。质子膜上有很多不明的灰白色物质， 新质子膜形态透明，不存在这种物质。质子膜为并磺酸基负电荷结构，而模拟生活污水是用自来水配制，加上配水所需元素，再模拟生活污水中含有大量

质，容易被微生物所利用，出现最大电压相对于其他基质较早，但产电持续时间短。简单基质葡萄糖电压上升最快，大输出电压为 1 . 6 MW/ 最 7 0 m。发酵

型基质淀粉较难降解，大约 2分降解后，在 0h充产电功率有大幅上升，过了两种简单分子基质，大超最输出电压为 2 3 5 M功率为 2 . 1MW/ 产电 0 . V, O 7 m,

的钠离子、离子、钾铵离子、离子和镁离子等。在钙反应器长期运行过程中，些阳离子逐渐占据了磺这酸基负电荷结构中负电性基团，生了极大的质子产迁移阻力。

时间较长。另一种发酵型基质蛋白胨在周期初始电压上升缓慢后来明显的增大，大输出电压为 2 .最 11

MW/ m。在 4种单一碳源中蛋白胨产电功率最大。

暑\

出

时/ h

电流/ A u

图 2单一碳源产电曲线300

( )应器运行 3极化曲线 a反 0d

产生这种现象是因为接种细菌是混合菌，简单分子碳源仅能供部分细菌利用，复杂分子基质可而被细菌降解为简单分子碳源，挥了细菌之间协同发

25O20O

苗 10 51 OO 5O 0

共生的作用，产生了较多的电子使得 MF故 C输出电压升高。2 3功率下降原因探讨 .

采用相同的模拟污水，在对 MF C试验的测试过

1 22 1381581 206231 81 268313 36 5 454 4974 99492

电流/A u

∞

5

0

程中，现不同的基质条件对 MF发 C的影响不显著且电池的性能逐渐衰减，体体现在功率密度的降低具和内阻的增加上。试验做了反应器运行 3 0 d与运

( )应器运行 10d极静曲线 b反 2/趟化山 图 3反应器运行始末极化曲线对比

行 1 0d的极化曲线，究 MF的内阻变化情况， 2研 C 如图 3。极化曲线测试结果表明：应器运行 3 反 0d时，池内阻约为 2 0 Q,大输出功率为 5 . 5电 0最 2 4 MW/ 而运行 10天时， m; 2内阻约为 5 0 Q,大功 0最

率为 2 .3MW/功率下降了 5%。造成这种结 38 m, 4果的原因是由于质子膜严重污染、金属催化剂受铂到了毒害，使得阴极反应不再能快速完成，大了电增图 4阴极对比图

上述阴极照片对比仅提供表观的证明，化曲极

池内阻所致。反应器运行结束后，将未使用过的阴极与运行 10d后的阴极相比较如图 4发现阴极质 2,子膜上附着一层生物膜。相比阳极上的微生物，质子膜上的微生物大多是异养型微生物，随着异养生

线也只得出整个内阻值增加了 30Q,无法判断 0均是阳极还是阴极内阻增加。为研究清楚这个重要的问题，用电化学阻抗谱 ( l tc y I p d ne采 Ee

r i m ea c c it

Set m,I)行测量。ES阻抗谱测试频率范围 pc u ES进 r I为 10 k z~1 0 H MH,入交流信号振幅为 l z输 OMV"- 1 9。

物膜厚度增加功率密度逐渐下降。阴极电子受体是

氧气，会有部分氧气分子透过膜而破坏阳极的厌氧环境，致 M C的电子回收率和功率密度下降。经导 F

在本文中 ES阻抗谱以 bd图表示。从 I oe

图 5中可看出反应器运行 10d后， 2阳极上生物数

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