文档介绍：微波污泥上清液为燃料的微生物燃料电池内阻分布
    刘志华1,2,3李小明1,3,4*方 丽5郑 峣1,3杨 麒1,3
    ( 1. 湖南大学环境科学与工程学院,长沙 410082; 2. 长沙理工大学化学与生物工程学院,长沙 410114;3. 环境生物与控制教育部重点实验室( 湖南大学) ,长沙 410082; 4. 广西大学环境学院,南宁 530004;5. 长沙环境保护职业技术学院环境工程系,长沙 410082)
    摘 要 实验采用单室无膜悬浮阴极微生物燃料电池( MFC) ,考察了微波污泥上清液为燃料的 MFC( MSMFC) 的内阻组成。研究表明,当未投加氯化钠时,MSMFC 内阻为 486. 13 Ω。当投加 100 mmol/L 的氯化钠时,内阻迅速下降为207. 18 Ω。而投加量进一步增加时,内阻变化不明显。当阳极面积从 4 cm2增加到 8 cm2时,MSMFC 内阻从 387. 34 Ω 迅速下降到 293. 96 Ω。而当阳极面积增加到 24 cm2时,MSMFC 内阻变化不明显。但当阳极面积增加到 60 cm2时,MSMFC内阻下降了 38. 4%。当阴极面积从 24. 87 cm2增加到 49. 74 cm2时,MSMFC 内阻减少了 40. 4% ( 从 545. 72 Ω 减少到220. 56 Ω) 。MSMFC 中阳极内阻占主要部分,其次为阴极内阻,电解液电阻最小。随着阴阳极面积比的增加,阴阳极电阻比例减少,说明控制阴阳极面积比可以调整系统内阻的分配。
    关键词 微生物燃料电池 污泥 内阻 微波
    中图分类号 X172   文献标识码 A   文章编号 1673-9108( 2011) 12-2885-05
    微生物燃料电池( microbial fuel cell,MFC) 是一种利用附着在阳极电极表面微生物的代谢过程,将蕴含在有机物中的化学能一部分用以支持微生物生长,一部分转化成电能的装置[1-3]。对于有机废水处理来说,无论是对于成分较为单一的生活污水[4]、浓度较高的有机废水( 如淀粉废水[5]、屠宰废水[6]、啤酒废水[7]) 、还是难降解的有机废水( 如造纸废水[8]、垃圾渗滤液[9]) 均在获得电能的同时实现了废水的同步处理。
    采用剩余污泥为燃料,通过 MFC 技术实现在污泥厌氧消化处理的同时实现电能回收,将成为一种新颖的剩余污泥处理技术[10,11]。剩余活性污泥主要由悬浮的污泥絮体构成,而絮体是由大量的分散微生物细菌通过胞外聚合物( EPS) 、阳离子和其他细颗粒架桥而组成[12]。污泥微生物细胞胞壁由肽聚糖、磷壁酸、脂多糖等构成,细胞内原生质体中含蛋白质、多糖、脂类、DNA、核糖核酸( RNA) 等有机物与无机盐[13]。微波是一种新型的污泥水解方式[14,15],可使分子间摩擦产生热能,温度升高,从而使细菌细胞在短时间内破裂,释放出胞内物质。乔玮等[16]研究城市污水污泥微波热水解特性时发现,微波加热使污泥水解反应快速发生,SCOD 和 VSS溶解率迅速上升,同时污泥的脱水性能也获得了改善。方丽等[17]研究微波污泥上清液为燃料 MFC( MSMFC) 产电特性,研究发现,在微波时间为300 s,微波功率为 720 W 时,最大功率密度为 2