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水处理技术 2018年第1期44卷 30-32,37页

作者：黄丽黄满红陈亮黄建乐郑伟东华大学环境科学与工程学院国家环境保护纺织污染防治工程技术中心上海201620

采用正透膜为中间隔膜,构建双室正渗透微生物燃料电池,同时以垃圾渗透液为阳极液,考察了Os MFC处理垃圾渗滤液的产能和降污性能。结果表明,稳定运行后,Os MFC的表观内阻为236.750Ω,最大面积功率密度为0.442 W/m^2,其相对应的电流密度为... 详细信息

采用正透膜为中间隔膜,构建双室正渗透微生物燃料电池,同时以垃圾渗透液为阳极液,考察了Os MFC处理垃圾渗滤液的产能和降污性能。结果表明,稳定运行后,Os MFC的表观内阻为236.750Ω,最大面积功率密度为0.442 W/m^2,其相对应的电流密度为1.663 A/m^2。MFC的表观内阻为247.625Ω,最大面积功率密度为0.406 W/m^2,其相对应的电流密度为1.594 A/m2,Os MFC与MFC相比具有更好的产电性能。Os MFC使p H更加稳定,从而能够有效地降低过电位。Os MFC的平均水通量为0.979 L/(m^2·h)。Os MFC对垃圾渗滤液中TOC、氨氮、TN和TP的去除率都达到70%以上。研究结果为垃圾渗滤液的处理和资源化提供技术参考。

关键词：正渗透微生物燃料电池垃圾渗滤液功率密度去除效果

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垃圾渗滤液对正渗透微生物燃料电池运行性能的研究

垃圾渗滤液对正渗透微生物燃料电池运行性能的研究

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作者：王昭云山西师范大学

学位级别：硕士

本课题采用FO(Forward Osmosis,FO)新型膜技术融入微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)联合处理模拟垃圾渗滤液,系统研究了汲取液种类及浓度、阳极液温度对正渗透微生物燃料电池(Osmosis Microbial Fuel Cell,OsMFC)的产电情况及... 详细信息

本课题采用FO(Forward Osmosis,FO)新型膜技术融入微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)联合处理模拟垃圾渗滤液,系统研究了汲取液种类及浓度、阳极液温度对正渗透微生物燃料电池(Osmosis Microbial Fuel Cell,OsMFC)的产电情况及去污效果的影响。首先构建以模拟垃圾渗滤液作为阳极液,硝酸银作为汲取液的H型正渗透微生物燃料电池(OsMFC),并稳定运行;其次,平行构建汲取液分别为硝酸银、氯化钠和铁氰化钾的OsMFC;然后,平行构建汲取液浓度分别为0.5 mol/L、1.0 mol/L和1.5 mol/L的OsMFC;之后,平行构建阳极室温度分别为10±2℃、20±2℃和35±2℃的OsMFC;分别检测电池的产电性能和污水去除效果,并对实验装置中的水样、碳毡及膜变化进行了对比分析;最后,采用高通量测序方法分析OsMFC阳极室微生物群落结构。研究得到:(1)OsMFC装置比MFC装置运行性能相对稳定,产电量更高。同时,通过实验各项指标也表明正渗透微生物燃料电池启动运行成功;(2)以硝酸银为汲取液的OsMFC产电量、功率密度和极化曲线及COD去除率最高,氯化钠次之,铁氰化钾最低。其最大功率密度可达60.03 mW/m,相对应的输出电压为490 mV,COD去除率约73.66%;(3)以汲取液浓度为1.5 mol/L的硝酸银的OsMFC装置产电量、功率密度和极化曲线及COD去除率最高,氯化钠次之,铁氰化钾最低。其最大功率密度可达55.13 mW/m,相对应的输出电压为525 mV,COD去除率约75.61%;(4)以阳极液温度控制在35℃±2℃的OsMFC产电量、功率密度和极化曲线及COD去除率最高,20℃±2℃次之,10℃±2℃最低。其最大功率密度可达67.28 mW/m,相对应的输出电压为580 mV,COD去除率约81.41%;(5)紫外吸收光谱表明经过OsMFC装置运行,模拟垃圾渗滤液中的大分子物质已转化成容易降解的小分子物质。运行结束的碳毡与空白碳毡对比说明OsMFC电池的阳极微生物驯化成功,运行性能基本稳定;(6)在以模拟垃圾渗滤液作为原料液,硝酸银作为汲取液的的OsMFC中,其产电优势菌有8种,其中unclassifiedomamonas为主要优势菌种。unclassifiedessaracoccus、unclassifiedactococcus、unculturedacteriumorankaccharibacteria、unclassifiedomamonadaceae、unculturedacteriuminomona和unculturedacteriumakamurella为未知菌种。研究结果表明,构建以模拟垃圾渗滤液为底物的H型正渗透微生物燃料电池具有可行性,筛选出阳极液温度控制在35℃±2℃,1.5 mol/L的硝酸银作为汲取液的OsMFC的产电性能和污水处理效率最好,其中unclassifiedomamonas是以模拟垃圾渗滤液作为阳极液的OsMFC中的主要优势菌种。

关键词：正渗透微生物燃料电池垃圾渗滤液汲取液产电性能高通量测序

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SPS改性正渗透膜制备及在OsMFCs中的性能研究

SPS改性正渗透膜制备及在OsMFCs中的性能研究

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作者：常林中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院)

学位级别：硕士

正渗透膜及正渗透技术是一种新型的基于渗透压驱动的渗透分离水处理技术,其具有的低能耗,少污染以及常温常压运行等特点使正渗透技术在水资源化、食品加工、药物产品提纯以及能源行业均有广阔的发展潜力。正渗透技术与微生物燃料电池（M... 详细信息

正渗透膜及正渗透技术是一种新型的基于渗透压驱动的渗透分离水处理技术,其具有的低能耗,少污染以及常温常压运行等特点使正渗透技术在水资源化、食品加工、药物产品提纯以及能源行业均有广阔的发展潜力。正渗透技术与微生物燃料电池（MFCs）相结合的正渗透微生物燃料电池（Os MFCs）出现仅6年时间,其结合了正渗透与微生物燃料电池技术的优点,在提升MFCs产电性能的同时具有产水的性能,引起了研究者的广泛关注。但正渗透膜的浓差极化等缺点阻碍了其进一步的应用。本文着眼于降低正渗透过程的浓差极化,通过对膜材料的改性,以达到提高正渗透膜水处理能力以及提升Os MFCs性能的目的。通过对聚砜材料的化学接枝,在基膜中引入亲水性的磺酸基团,提高基膜亲水性,研究基膜亲水性对正渗透膜内浓差极化的影响;而后将改性的正渗透膜作为Os MFCs的隔膜,研究其对Os MFCs产电性能的影响,以及Os MFCs的水处理性能。首先通过化学接枝三种不同分子量的聚苯乙烯磺酸钠（SPS）于聚砜（PSF）上,在PSF分子链中引入磺酸基团,提高其亲水性。通过表征改性后基膜的亲水性,改性材料的红外表征不同分子量的SPS接枝反应的活性。结果表明低分子量的聚苯乙烯磺酸钠SPS7w接枝反应活性较高,膜材料具有较高的亲水性。1%浓度的SPS7w接枝聚合的膜材料所制备的基膜平均接触角为55.40o,其制备的正渗透膜在FO模式下,汲取液为0.5M Na Cl,原料液为去离子水时达到了17.2LMH,盐通量为4.3g MH。为提高正渗透膜的机械强度,本课题在基膜内包埋了380目的PET筛网,通过对其力学性能测试发现,包埋了PET筛网的基膜力学性能更好,其断裂伸长率、抗拉强度分别达到了59.32%、38.67N/cm2。为该正渗透膜的实际应用提供了坚实的基础。将正渗透膜引入Os MFCs中,测试了正渗透膜的传质性能及Os MFCs的产电性能及水处理性能,实验发现正渗透膜的产电性能明显优于nafion质子交换膜为隔膜的MFCs,正渗透过程水的过膜运动带动了质子向阴极的传递,降低了电池内阻。其中亲水性较好的SPS7w-g-PSF膜产电性能最好,电流密度达到了1.06A/m2,功率密度达到了0.169W/m2,高于nafion膜2倍以上,且Os MFCs通量高达11LMH。并且由于水的渗透作用,阳极能够始终保持厌氧环境。对比Os MFCs运行前后正渗透膜的水通量,其衰减仅11.3%2.6%之间,且截留率有明显的提升。

关键词：改性正渗透膜化学接枝亲水改性筛网增强正渗透微生物燃料电池

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