湿地基质及阴极面积对人工湿地型微生物燃料电池去除偶氮染料同步产电的影响

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本研究采用人工湿地型微生物燃料电池处理偶氮染料X-3B,实现降解偶氮染料同步产电的效果.为了构建性能最优的人工湿地型微生物燃料电池(CW-MFC)系统,本研究主要从湿地基质和阴极面积两个方面研究系统构型对去除X-3B同步产电的影响,提高系统性能.研究表明以粒径10 mm、孔隙率30%的小石子作为湿地基质构造的CW-MFC系统微生物生物量最大,去除X-3B效果最好,脱色率高达92.70%,但其产电性能最差.较小的粒径和孔隙率使底层微生物生物量增加,促进X-3B的去除,但随着湿地基质粒径和孔隙率的减小,导致阴阳极营养物质不足,系统传质阻力增加,抑制了系统产电性能.X-3B的去除效果随着阴极面积的增加而提高直到阴极面积为594 cm~2时取得最大脱色率99.41%.当阴极面积继续增加时,CW-MFC系统产电性能上升趋势趋于平缓,X-3B去除效果呈现下降趋势,这是因为阴极反应过快导致更多的阳极电子输送到阴极用于产生电流,与X-3B发生反应的电子减少,阳极成为提高CW-MFC系统性能的限制因素. In this study, the artificial wetland microbial fuel cell was used to treat the azo dye X-3B to achieve the simultaneous reduction of the azo dye production.In order to construct the constructed wetland microbial fuel cell (CW-MFC) system, The effect of system configuration on the simultaneous X-3B removal from the wetland substrate and cathode area was studied to improve the system performance.The results show that the CW- The microbial biomass of MFC was the largest, and the removal efficiency of X-3B was the best, the decolorization rate was as high as 92.70%, but its electricity production performance was the worst.The smaller particle size and porosity increased the biomass of the bottom layer and promoted the removal of X-3B , But with the reduction of the size and porosity of the wetland matrix, the nutrients of the anode and cathode are not enough and the mass transfer resistance of the system is increased, which hinders the system performance. The removal efficiency of X-3B increases with the increase of the cathode area The maximum decolorization rate was 99.41% when the cathode area was 594 cm 2 .When the cathode area continued to increase, the upward trend of electricity production performance of CW-MFC system tended to be flat and the removal efficiency of X-3B showed a downward trend, Quick lead to more More anodes are delivered to the cathode for current generation and fewer electrons react with the X-3B, and the anode becomes a limiting factor in improving CW-MFC system performance.
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