剩余污泥為底物的微生物燃料電池處理含銅廢水
摘要：以剩余污泥作為陽(yáng)極底物,，CuSO4溶液為陰極溶液構(gòu)建了雙室有膜微生物燃料電池（microbialfuelcell，MFC）,，研究了MFC的啟動(dòng),，污泥的降解，Cu2+的去除和陰極還原產(chǎn)物的性質(zhì),。結(jié)果表明,，Cu2+可作MFC的陰極電子受體，在外電路電阻為1000Ω,，Cu2+濃度為6400mg/L的條件下獲得的穩(wěn)定輸出電壓為0.478V,，最大輸出功率為536mW/m3。應(yīng)用MFC陰極可以實(shí)現(xiàn)水中Cu2+的去除,，在外電路電阻為0Ω,，Cu2+濃度為1000mg/L的條件下，288h對(duì)Cu2+的去除率達(dá)到97.8%,。陰極還原產(chǎn)物與陰極還原力強(qiáng)弱相關(guān),，陰極還原力較弱時(shí)，大部分Cu2+被還原為Cu2O,，小部分Cu2+以Cu4(OH)6SO4的形式析出,。陰極還原力較強(qiáng)時(shí)，大部分Cu2+被直接還原為單質(zhì)銅,，極小部分Cu2+被還原為Cu2O,。剩余污泥為陽(yáng)極底物能夠使MFC保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，陽(yáng)極污泥中產(chǎn)電微生物的富集時(shí)間影響MFC的產(chǎn)電性能與陰極Cu2+的還原,，可通過(guò)監(jiān)測(cè)陽(yáng)極電勢(shì)來(lái)判斷陽(yáng)極板上是否形成穩(wěn)定的產(chǎn)電微生物膜,。剩余污泥為底物的MFC可以實(shí)現(xiàn)在降解污泥中有機(jī)質(zhì)同時(shí)處理含銅廢水和回收單質(zhì)銅。
關(guān)鍵詞：微生物燃料電池,，剩余污泥,，含銅廢水，銅回收
隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展,，金屬冶煉,、電鍍和印刷電路板等行業(yè)中產(chǎn)生大量的含銅廢水，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源,。含銅廢水的傳統(tǒng)處理方法包括化學(xué)沉淀法,、離子交換法,、吸附法和絮凝法等,，這些方法很難實(shí)現(xiàn)銅的回收,，還可能產(chǎn)生二次污染。電解和電沉積處理法具有操作簡(jiǎn)單,、二次污染少,、高效和直接回收單質(zhì)銅等優(yōu)點(diǎn)，已成為含銅廢水技術(shù)中有競(jìng)爭(zhēng)力的方法,，但高能耗增加了運(yùn)行成本,，限制了其推廣。微生物燃料電池（microbialfuelcell,，MFC）以微生物為催化劑氧化有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的同時(shí)可形成電流,，若能以MFC產(chǎn)生的電流代替電解法處理含銅廢水技術(shù)中的傳統(tǒng)電源，則為解決電解法耗能問(wèn)題提供了一條新途徑,。
本研究以CuSO4模擬廢水為陰極溶液,，以城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥為陽(yáng)極底物構(gòu)建MFC，探索利用MFC處理剩余污泥的同時(shí)處理含銅廢水和回收單質(zhì)銅的可行性,，以期為MFC的實(shí)際應(yīng)用提供理論支持,。
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