二氧化铅阴极单室微生物燃料电池处理有机废水研究.pdf

第35 卷 第9 期 水处理技术 Vol.35 No.9 84 2009 年 9 月 TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Sep.,2009 二氧化铅阴极单室微生物燃料电池处理 有机废水研究 汪家权，李 晨，谭 茜 （合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009） 摘 要：利用自制单室微生物燃料电池，采用污水处理厂的厌氧污泥接种，以自制钛基二氧化铅电极为阴极，运行 微生物燃料电池11 907 min，成功获得了电能，最大功率密度为485 mW ·m-2 。通过稳态放电法测得单室微生物燃料 -1 电池的内阻为300 Ω 。污水COD 去除率达到40%左右，日平均去除 1 000.5 mg·L ，说明此单室微生物燃料电池在 产生电能的同时对废水有较理想的处理效果。 关键词：单室微生物燃料电池；钛基二氧化铅电极；电池性能 中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1000-3770(2009)09-084-03 微生物燃料电池（Microbial fuel cell ，MFC），是 基二氧化铅电极作为阴极，启动一个小型的单室微 利用微生物作为生物催化剂将化学能直接转化为电能 生物燃料电池，并对该单室电池的产电规律和高浓 的装置，在净化污水的同时收获电能，有可能降低污水 度有机废水处理效果进行了初步研究，旨在为应用 [1-4] 处理的成本，因而受到了广泛的关注 。早期Logan MFC 技术高效处理有机废水提供一定的理论依据。 等研发的市政及工业污水为底物的MFC 模型主要 1 材料与方法 是双室结构，包括阳极室和阴极室，两室之间用质子 [5] 1.1 单室MFC 试验装置 交换膜隔开 ，质子交换膜和阴极材料主要使用铂金 属。质子交换膜和铂阴极材料的使用使目前MFC 运 单室MFC 试验装置由PVC 材料制成，是一个 行成本较高。因此，操作简单化、成本低廉化是微生 高为20 cm ，直径为5 cm 的圆柱，总容积为400 mL。 物燃料电池的重要发展方向。美国宾夕法尼亚大学 阴极采用本研究小组自制钛基二氧化铅电极（半径 [6] -2 为 1.6 cm 的圆形），固定于装置顶端，阳极由80 目 的Liu 等 采用热压法将载铂量为0.5 mg ·cm 的质 子交换膜直接压紧在碳布上作为阴极，在碳布上挖 的不锈钢网制成（12 cm×8 cm），放置在圆柱体内。 孔通入空气作为阴极氧化剂，成为一种透气电极，利 负载采用可调电阻箱（ZX21 型，金坛，中国），输出 用这种阴极透气电极构建了单室电池。但这种单室 电压由数据采集系统（ADC-16 Pico Technology） -1 电池仍使用铂金属，且在制作电极时难以保持密封 自动记录，采集速率为1 min·次 。 性和牢固性。近年来，随着MFC 研究的快速发展，空 1.2 单室MFC 阴极电极的制备 气