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感光废液中银的去除和回收的相关研究受到广泛关注。现有的感光废液处理方法存在着一定的不足,如引入二次污染、能耗过大等。处理感光废液的方法中,最常用且最优良的是电解法,但其对低浓度含银感光废液处理效果欠佳。微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物生化降解有机物产生电荷,同时实现电能产生和污染物处理的技术。近几年,MFC相关的实际应用研究成为热点。应用MFC的阴极还原功能已实现了锰,铜和汞等金属从高价态转化为低价态或单质,实现了重金属污染去除和资源回收。应用微生物燃料电池技术处理含银感光废液的研究具备实用前景和积极意义。 本研究以双室微生物燃料电池为基础,结合传统电解法初步构建出去除和回收感光废液中银的组合方法。本研究对比分析了两种形式不同的银离子作为电子受体的MFC表征,探索了MFC生化产银的可行性,并对MFC电解与传统直流电解处理感光废液作以利弊论证,提出一种同步再生废液的银形式转换方式,初步建立起感光废液银回收体系。 依据吉布斯反应方程式与能斯特方程式,理论分析两种银离子(Ag+和[AgS2O3]-)可在阴极液中作为MFC阴极电子受体发生还原反应生成单质银。阴极液中银的离子存在形式,阳极液底物浓度,阴极液初始pH和溶液电导率是影响银去除效果、电池产电效果、阳极底物降解效果、阴极电沉积产物组份以及相关电池效率的主要因素。 银的去除反应均基本符合一级反应规律。络合银组中银的去除效果受pH影响较大,阴极液最佳pH为10.0;离子银组阴极液最佳pH为4.0。综合分析,除MFC内阻外,离子银组在其他方面较络合银组表现更出色。阴极液的pH和电解质浓度是影响MFC电化学性质的主要因素。阳极液的有机底物降解效果较理想,总降解率与有机底物初始浓度有关,阴极液组份对其无显著影响,最高降解率达到95%以上。MFC阴极银的去除率最高为98.63%。银的回收率最高为91.85%。MFC电池总效率最高达到8.65%。 MFC与传统电解在对感光废液的处理效果上各有特点。MFC处理过程耗时长,处理效率低,但产物单一纯净,适合处理低浓度的感光废液,银的出水浓度低至5ppm以下;传统电解处理速率高,但电解条件控制不好容易产生二次污染物,并且其对低浓度感光废液处理效果不理想,银的最终去除率仅为80%。两者合理组合的处理方式可以实现高效反应与节能处理的目的。 研究提出了一种银从络合态转化为离子态的方法,实现了废液的再生,同时也提升了MFC表征,10 mM的转换银MFC最高功率密度为286 mW/m2。这种转换应在需要时进行。不同初始银浓度的阴极液电化学性能存在显著差别:含银浓度越高,电池功率密度峰值越大,电池内阻也越小。