聚吡咯改性不銹鋼網(wǎng)膜電極應(yīng)用于耦合膜生物反應(yīng)器與微生物燃料電池.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)耦合微生物燃料電池(MFC)是一很有潛力的廢水處理技術(shù)，它結(jié)合了MBR與MFC廢水處理工藝，取長(zhǎng)補(bǔ)短，克服了各自的不足。相較于傳統(tǒng)物水處理工藝，MBR具有較好的出水水質(zhì)、污泥產(chǎn)率低、污泥處理成本少等優(yōu)點(diǎn)，而MFC也可以從廢水中獲取能量，可以彌補(bǔ)曝氣所消耗電能，因而，對(duì)MBR更為廣泛的節(jié)能提供了新的可能。目前對(duì)MBR/MFC的研究主要分為三類:(1)反應(yīng)器構(gòu)型的研究;(2)電極材料（陰、陽(yáng)極）的改性;(3)耦合機(jī)理的

2、研究。
　　本研究主要考察用蒽醌摻雜聚吡咯改性不銹鋼網(wǎng)陰極材料。其中聚吡咯具有導(dǎo)電性，可以改性或修飾不銹鋼網(wǎng)，而蒽醌類化合物廣泛被認(rèn)為具有氧化還原作用，特別是對(duì)催化氧氣轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫階段具有很好的促進(jìn)作用，常被用作氧還原催化劑。本文采用采用恒電位電化學(xué)聚合法，利用聚吡咯摻雜蒽醌-2-磺酸鈉鹽(AQS)及茜素紅(ARS)改性不銹鋼網(wǎng)電極。利用三電極體系，研究改性不銹鋼網(wǎng)催化降解亞甲基藍(lán)染料(MB)的作用和效果，發(fā)現(xiàn)改性不銹鋼網(wǎng)對(duì)MB

3、的1h去除率均能達(dá)到90％以上，而未改性不銹鋼做陰極，對(duì)照去除率則為41％;以酵母溶液模擬活性污泥測(cè)定膜的抗污染性能時(shí)，不銹鋼改性膜組件表現(xiàn)出一定的抗污染特性，加上0.2V/cm電場(chǎng)強(qiáng)度后，聚吡咯(PPy)平均累積出水體積增加為18.8％，PPy/ARS為19.2％，而PPy/AQS為21.5％，表現(xiàn)出較好的膜過(guò)濾性能。
　　研究嘗試將制備的改性不銹鋼膜電極用于廢水處理。首先，在兩室MFC及活性污泥系統(tǒng)中，將它們作為膜片電極，發(fā)現(xiàn)

4、電池電壓較未改性不銹鋼電極有所提高，從功率密度曲線可以看出，使用PPy/AQS，PPy/ARS，PPy/SO42-復(fù)合改性電極的最大功率密度依次為13.93mW/m2，7.36mW/m2和5.58mW/m2，而空白未改性不銹鋼網(wǎng)膜電極則為2.34mW/m2;使用改性不銹鋼電極材料，電池內(nèi)阻有顯著減少。其次，將改性不銹鋼膜電極制成膜組件形式，用于MBR/MFC反應(yīng)器中，電池電壓、功率密度等與在MFC中表現(xiàn)規(guī)律一致，其中使用AQS/PPy復(fù)