外阻對污泥微生物燃料電池產(chǎn)電以及有機物降解的影響

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1、生態(tài)環(huán)境學(xué)報2011,20(5):946-950http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com外阻對污泥微生物燃料電池產(chǎn)電以及有機物降解的影響1,222*21陳青,周順桂,袁勇,徐榮險，胡佩1.四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，四川成都610066；2.廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東廣州510650摘要：重點考察了不同外阻(10、150和1000?)對污泥微生物燃料電池(sludgemicrobialfuelcell,SMFC)產(chǎn)電性能及有機物去除速率的影響。結(jié)果表明，

2、外阻對電池產(chǎn)電和有機物降解有顯著影響，低電阻有利于電流產(chǎn)生及有機物消耗。當(dāng)外阻為10?-1時，輸出電流最高(4.2mA)，且污泥溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)去除速率最快(53mg·d)。DGGE圖譜顯示，不同外阻導(dǎo)致陽極微生物菌落結(jié)構(gòu)有明顯差異；CV掃描發(fā)現(xiàn)外阻對生物膜氧化還原能力有顯著影響，低電阻下運行的陽極生物膜氧化還原活性較強。本研究為理解外阻與陽極生物膜間的關(guān)系提供一條有益線索，也為MFC性能提高提供一條可操作性的途徑。關(guān)鍵詞：外阻；微生物燃料電池；溶解性化學(xué)需氧量；菌落結(jié)構(gòu)；循環(huán)伏安法中圖分類號：X705文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674-5906（2011）05-

3、0946-05污泥是污水處理廠的副產(chǎn)品，除含有大量水分電特性以及有機物降解速率的影響，同時研究陽極外，還含有難以降解的有機物、重金屬、鹽類以及生物膜氧化還原活性在不同外阻條件下的變化。少量的病原微生物和寄生蟲卵等，成分十分復(fù)雜，1材料與方法且物化性質(zhì)很不穩(wěn)定，高達(dá)30%~60%的有機物含1.1實驗材料量極易腐敗產(chǎn)生惡臭，如果不妥善處理,既浪費資GORE-TEX布(浙江格爾泰斯紡織染整有限公[1-2]源，又對環(huán)境造成二次污染。司)；鎳基導(dǎo)電漆(無錫曙光造漆廠)；20%鉑碳催化微生物燃料電池(microbialfuelcell，MFC)將解劑(上海河森電器有限公司)；碳?xì)?0.

4、5mm厚度）（北決環(huán)境污染與生產(chǎn)新能源緊密結(jié)合起來，是一種能京卡博賽科技有限公司)。16通道電壓數(shù)據(jù)采集器[3-5]夠?qū)⒂袡C物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，(AD8223，北京瑞博華控制技術(shù)有限公司)，旋轉(zhuǎn)式具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好、能量轉(zhuǎn)化效率高、電阻箱(1-90000?，ZX21，上海精密儀器儀表有限[6-9]操作簡單等優(yōu)點，成為近年來研究的熱點。研究公司)，萬用表(9807A，深圳勝利高電子科技有限公表明，污泥中含有大量的蛋白質(zhì)，碳水化合物等有司)，恒溫培養(yǎng)箱(HPG-280H，哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)[10-12]機物質(zhì)，可直接用于MFC產(chǎn)電。但是由于電開發(fā)有限公司)

5、。污泥來自廣州市獵德污水處理廠，[13-16][17-23]池結(jié)構(gòu)以及操作條件等因素對電池的影初始污泥pH6.5~6.8，總懸浮固體(TSS)3.91%，-1-1響，導(dǎo)致污泥微生物燃料電池（sludge-microbialfuelTCOD36500mg·L，SCOD648mg·L。cell,SMFC）產(chǎn)電效率不高、有機物降解速率緩慢，1.2電池的組建與運行限制了其在污泥處理中的實際應(yīng)用。電池以0.2cm厚的PVC管(長20cm，直徑5cm)外接電阻被認(rèn)為是影響電池性能的重要因素作為電池骨架，在PVC管上均勻打孔(間隔1cm)，[26]之一，它控制著電子從陽極向陰極的流動，進(jìn)

6、而影并把管的一端密封。電池電極材料采用zhuang等響著電池的電壓、電流輸出和最終的輸出功率。根所描述的布陰極和碳?xì)?15.0cm×12.5cm×0.5cm)據(jù)電化學(xué)理論，最佳的外阻與電池的內(nèi)阻密切相陽極。其中，陰極組的制備方法為：每一片關(guān)。通常情況下，外阻與內(nèi)阻相當(dāng)時MFC的輸出功GORE-TEX布上(15.0cm×12.5cm×0.5cm)涂抹0.7[24]率最大。此外，外阻也影響著MFC陽極降解有機g的Ni導(dǎo)電漆，自然風(fēng)干形成導(dǎo)電層。Pt/C催化劑（鉑-2物的速度。通常在低的外阻下，MFC有機物降解速載量0.5mg·cm)與Nafion混合，均勻涂抹于具有導(dǎo)[15,2

7、5]度較快。但是，迄今未見關(guān)于外阻與MFC產(chǎn)電電層的GORE-TEX上，自然風(fēng)干。將制得的陰極組和污泥有機物降解速率相關(guān)的報道；另外，外阻對包裹在PVC管上(Pt/C催化劑一面朝向PVC管)，然后陽極生物膜電化學(xué)活性的影響鮮有研究。本文主要將碳?xì)株枠O包裹在布陰極組上。最后，將制做好的目的是研究不同外阻(10、150和1000?)對SMFC產(chǎn)電極插入含有污泥的塑料圓筒中(有效容積260基金項目：國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目（2010GB2E000347）；廣東省-中科院全面戰(zhàn)略合作項目（2009B09130022）；