论文部分内容阅读
环境污染与能源消耗是当今世界关注的焦点,在污染物治理过程中往往又需要相应的能源投入,随着工业生产以及城市化的快速发展,大量污染物被排入环境中,土壤作为生态系统中重要的一部分,受到严重污染,对整个生态系统以及公众健康都会带来威胁。针对污染场地的修复,光催化燃料电池与生物电化学系统受到广泛关注,可以在降解污染物质的同时产电,既节能降耗,又缩短修复周期。本研究中,利用光催化燃料电池以及催化电极耦合微生物燃料电池体系,实现对水体与沙土中罗丹明B、四环素以及重金属Cr（VI）的修复,结果如下:（1）催化电极制备与表征:制备了ZnIn2S4、RGO/MnO2、Ag/AgCl/GO等催化电极,采用多种表征方法分析,SEM/EDS分析表明催化剂负载均匀,UV-Vis光谱显示,催化电极对紫外光及可见光均具有吸收值,CV曲线表明催化电极具有良好的电子传递性能。通过光催化降解实验,研究表明其催化性能与溶液pH、溶解氧浓度以及溶液中电解质有关。（2）光催化燃料电池的构建与性能探讨:用制备好的催化电极,利用光催化与电催化,通过光催化燃料电池光池的光电催化,对水溶液中罗丹明B的催化降解影响因素进行探讨。结果表明,曝气条件下,降解效率随着外电阻减小而增大,较强光强有利于提高污染物降解率,向溶液中加入NaHSO3后降解率会进一步提高,产电量也随之变大。（3）新型光催化燃料电池的水体沙土修复:将光催化燃料电池引入沙土水体修复中,构建可见光响应的光催化燃料电池水体沙土修复系统,对沙土水体中以罗丹明B及四环素进行修复研究。结果表明沙土中RhB含量会随着其在水溶液的降解而降低,环糊精促进污染物从沙土中向水中迁移,KMnO4/NaHSO3的加入加速了污染物的降解,同时实现了污水处理与沙土修复。（4）催化电极耦合微生物燃料电池的水体沙土修复:通过构建催化电极耦合微生物燃料电池水体沙土修复体系,对不同类型的污染物进行降解修复。由于催化电极的光电催化、微生物的分解代谢以及沙土水体间的扩散转移,沙土中的Cr（VI）及罗丹明B在几小时内即可被降解至较低水平,完成水质净化与沙土修复功能。通过构建催化电极耦合生物电化学沙土水体修复体系,在污染沙土以及水体修复中取得良好效果,为污染场地的修复提供了一种经济、可持续、高效的污染修复技术。