光催化协同微生物电化学系统剩余污泥减量及产氢研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ymz
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随着我国污水处理厂剩余污泥处理处置压力及能源危机的加重,微生物电化学系统作为一种新兴的剩余污泥减量且同步产氢技术,为减缓剩余污泥处理处置压力和能源问题提供了一个新思路。目前研究中常用的阴极铂(Pt)催化剂因成本昂贵,在一定程度上限制了其实际应用。本文研究了使用廉价的氧化亚铜光催化剂作为Pt替代品的效果和可行性。通过搭建单室微生物电解池系统(MEC),分别进行了铂碳阴极和光催化阴极不同外加电压和不同催化剂负载量的MEC实验,通过比较电流密度曲线、产氢性能和污泥减量来表征微生物电解池的污泥减量和产氢性能。主要的实验内容和结果如下:在无光照条件下的单室立方体MEC实验中,当将外加电压从1V升高到1.2V,最大电流密度由61.4A/m3提高到66.3A/m3,产氢速率提高16%,VSS和SCOD去除率分别提高4%和16%。铂碳催化剂负载量由0.5mg/cm2增加到0.75 mg/cm2时,最大电流密度66.3A/m3提高到90.3A/m3,产氢速率提高22%,氢气产率提高29%,VSS和SCOD去除率分别提高4%和4%。在紫外光照射下的Cu2O光催化MEC实验中,当外加电压由1V升高到1.2V,最大电流密度由53.5A/m3提高到60.3A/m3,产氢速率提高24%,VSS和SCOD去除率分别提高3%和8%。而将催化剂负载量由0.5mg/cm2增加到0.75 mg/cm2时,最大电流密度60.3A/m3提高到70.0A/m3,产氢速率提高15%,VSS和SCOD去除率分别提高4%和3%。然而,Cu2O光催化剂的长期稳定性有待提高。通过对比Cu2O光催化MEC和铂碳阴极MEC的污泥减量及产氢性能,发现Cu2O光催化MEC与铂碳阴极MEC有相似的电流密度、产氢性能和污泥减量效果,表明Cu2O光催化剂是一种有前景的阴极催化剂,有望成为贵金属Pt催化剂的廉价替代品。
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