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厌氧流化床微生物燃料电池(Anaerobic fluidized bed microbial fuel cell,AFBMFC)是一种结合流化床和微生物燃料电池技术(Microbial fuel cell,MFC)进行废水处理的装置,其利用微生物作为催化剂将碳水化合物转化成电能,具有返混效果好、反应面积大、传质速率快、易于操作和输出能量高等优点。 在空气阴极、单室、无膜液固厌氧流化床微生物燃料电池阳极室中添加颗粒活性炭、颗粒石墨,研究了电池在产电性能及污水处理能力上的差异。实验发现加入活性炭和石墨后能够显著缩短微生物燃料电池的启动时间且活性炭厌氧流化床微生物燃料电池(GAC-MFC)启动时间最短。活性炭粒径由0.230 mm增大到0.675 mm,输出功率随着活性炭粒径的增大而减小。GAC-MFC和石墨厌氧流化床微生物燃料电池(GG-MFC)最大输出功率分别为397 mW·m-2和540mW·m-2,运行一个周期后COD去除率分别为86%和80%。加入活性炭和石墨颗粒后显著提高了微生物燃料电池的产电性能及污水处理能力。 以污水和椰壳活性炭为液相和固相,分别以亚甲基蓝(MB)、中性红(NR)为电子介体,考察电子介体的种类和浓度对AFBMFC产电性能的影响。MB可以提高AFBMFC产电量,但增加幅度较小;添加NR后,AFBMFC的内阻显著降低。以1.7 mmol·L-1的NR为电子介体时,获得最大输出电压900 mV,最大输出功率密度1100 mW·m-2,COD去除率为88.2%。对厌氧流化床微生物燃料电池而言,NR是一种较为理想的电子介体。 阴极特性影响AFBMFC性能,而阴极导电性和催化剂性能又是影响阴极性能的重要因素。首先在阴极负载少量银以增加阴极导电性,考察阴极导电性对厌氧流化床微生物燃料电池性能的影响。其次,制备铂钴合金催化剂,并将制备的催化剂用于厌氧流化床微生物燃料电池。阴极碳基层负载少量的银可以显著改善AFBMFC的产电性能,银负载量为0.7 mg·cm-2时AFBMFC最大输出电压和输出功率密度分别为680 mV和590 mW·m-2,其产电性能明显改善。低温(600℃)制备的PtCo合金催化剂有较好的催化性能,在保证催化剂总量不变的情况下,铂用量降低至原来的一半,AFBMFC产电性能仍有较大幅度的提高。该催化剂在降低贵金属铂用量的同时提高了AFBMFC的产电性能。 以啤酒洗糟废水为基质启动AFBMFC,考察利用啤酒洗糟废水稳定产电能力。改变洗糟废水的浓度,考察洗糟废水浓度对厌氧流化床微生物燃料电池产电性能和污水处理能力的影响。AFBMFC输出功率随着进水COD值增大而增大,输出功率与COD值呈现线性关系。