外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响

张建民, 李哲远, 崔心水, 周佳佳, 李亚妮. 外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响[J]. 环境工程学报, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114
引用本文: 张建民, 李哲远, 崔心水, 周佳佳, 李亚妮. 外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响[J]. 环境工程学报, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114
ZHANG Jianmin, LI Zheyuan, CUI Xinshui, ZHOU Jiajia, LI Yani. Effect of external resistance on denitrification and electricity generation performance of double-cathode microbial fuel cell[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114
Citation: ZHANG Jianmin, LI Zheyuan, CUI Xinshui, ZHOU Jiajia, LI Yani. Effect of external resistance on denitrification and electricity generation performance of double-cathode microbial fuel cell[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114

外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响

    作者简介: 张建民(1963—),男,学士,副教授。研究方向:水处理及其资源化。E-mail:1029264224@qq.com
    通讯作者: 张建民, E-mail: 1029264224@qq.com
  • 基金项目:
    国家自然科学基金资助项目(51778057)
  • 中图分类号: X703

Effect of external resistance on denitrification and electricity generation performance of double-cathode microbial fuel cell

    Corresponding author: ZHANG Jianmin, 1029264224@qq.com
  • 摘要: 为提高双阴极MFC的脱氮产电性能,构建了双阴极微生物燃料电池系统,考察了连续进水状态下阳极与缺氧阴极间外阻(RA-A)以及阳极与好氧阴极间外阻(RA-O)的变化对系统脱氮产电性能的影响。结果表明:只增大一侧电阻会降低厌氧阳极的库仑效率和功率密度,但能提高系统的脱氮效果;当RA-O由200 Ω增大到1 000 Ω时,TN去除率由43.81%提高到60.71%,当RA-A由200 Ω增大到1 000 Ω时,TN去除率由38.88%提高到61.52%;当总外阻固定在1 000 Ω时,两侧电阻变化不影响阳极的功率密度和库仑效率,其分别保持在305.53 mW·m−3和0.35%左右;电阻组合(RA-A /RA-O)由500 Ω/500 Ω变化为100 Ω/900 Ω,TN去除率由62.32%提高到64.41%;系统的硝化效果随RA-O的增大而增强,反硝化效果随RA-A的减小而增强,总氮去除效果随总外阻的增大而提升。低RA-A与高RA-O的外阻组合能有效提高双阴极三室MFC的脱氮能力。增大总外阻,系统产电性能降低,阳极表面微生物膜氧化性不断减弱,总外阻不变,阳极表面氧化性变化不大。研究探明了外电阻变化对三室双阴极MFC脱氮产电性能的影响,为进一步提高MFC脱氮产电性能提供参考。
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  • 图 1  实验装置示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of experimental device

    图 2  工艺流程示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of process flow

    图 3  RA-O增大对污染物去除的影响

    Figure 3.  Effect of increasing RA-O on pollutant removal

    图 4  RA-O增大对输出电压的影响

    Figure 4.  Effect of increasing RA-O on output voltage

    图 5  RA-A增大对污染物去除的影响

    Figure 5.  Effect of increasing RA-A on pollutant removal

    图 6  RA-A增大对输出电压的影响

    Figure 6.  Effect of increasing RA-A on output voltage

    图 7  总外阻不变电阻组合对污染物去除情况

    Figure 7.  Pollutants removal by the combination of total external resistance and invariable resistance

    图 8  总外阻不变时电压变化

    Figure 8.  Changes of voltage under unchanged total external resistance

    图 9  循环伏安扫描图

    Figure 9.  Cyclic voltammogram spectra

    表 1  RA-O增大对产电性能的影响

    Table 1.  Effect of increasing RA-O on electrical performance

    RA-A功率密度/(mW·m−3)库仑效率/%
    厌氧阳极缺氧阴极好氧阴极厌氧阳极缺氧阴极
    200411.6874.9190.250.491.63
    400345.1664.0370.810.401.51
    600303.7146.4866.970.351.36
    800300.8041.6165.280.321.29
    1 000288.1334.5764.680.301.28
    RA-A功率密度/(mW·m−3)库仑效率/%
    厌氧阳极缺氧阴极好氧阴极厌氧阳极缺氧阴极
    200411.6874.9190.250.491.63
    400345.1664.0370.810.401.51
    600303.7146.4866.970.351.36
    800300.8041.6165.280.321.29
    1 000288.1334.5764.680.301.28
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    表 2  RA-A增大对产电性能的影响

    Table 2.  Effect of increasing RA-A on electrical performance

    RA-A功率密度/(mW·m−3)库仑效率/%
    厌氧阳极缺氧阴极好氧阴极厌氧阳极缺氧阴极
    200419.9773.8591.510.481.95
    400341.4758.9673.960.401.19
    600327.2156.5365.610.370.86
    800320.3859.5159.290.350.72
    1 000316.3955.7653.780.330.67
    RA-A功率密度/(mW·m−3)库仑效率/%
    厌氧阳极缺氧阴极好氧阴极厌氧阳极缺氧阴极
    200419.9773.8591.510.481.95
    400341.4758.9673.960.401.19
    600327.2156.5365.610.370.86
    800320.3859.5159.290.350.72
    1 000316.3955.7653.780.330.67
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    表 3  总外阻不变不同组合对双阴极MFC产电性能的影响

    Table 3.  Influence of the combination of total external resistance and invariable resistance onelectricity properties of the dual cathode three-chamber MFC

    实验编号电阻/Ω功率密度/(mW·m−3)库仑效率/%
    RA-ARA-O厌氧阳极缺氧阴极好氧阴极厌氧阳极缺氧阴极
    1500500304.6548.2473.620.320.61
    2400600305.7451.6677.350.340.68
    3300700304.6252.3275.910.340.75
    4200800309.3850.4670.560.360.95
    5100900305.5352.5665.230.391.53
    实验编号电阻/Ω功率密度/(mW·m−3)库仑效率/%
    RA-ARA-O厌氧阳极缺氧阴极好氧阴极厌氧阳极缺氧阴极
    1500500304.6548.2473.620.320.61
    2400600305.7451.6677.350.340.68
    3300700304.6252.3275.910.340.75
    4200800309.3850.4670.560.360.95
    5100900305.5352.5665.230.391.53
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-20
  • 录用日期:  2019-12-04
  • 刊出日期:  2020-07-01
张建民, 李哲远, 崔心水, 周佳佳, 李亚妮. 外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响[J]. 环境工程学报, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114
引用本文: 张建民, 李哲远, 崔心水, 周佳佳, 李亚妮. 外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响[J]. 环境工程学报, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114
ZHANG Jianmin, LI Zheyuan, CUI Xinshui, ZHOU Jiajia, LI Yani. Effect of external resistance on denitrification and electricity generation performance of double-cathode microbial fuel cell[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114
Citation: ZHANG Jianmin, LI Zheyuan, CUI Xinshui, ZHOU Jiajia, LI Yani. Effect of external resistance on denitrification and electricity generation performance of double-cathode microbial fuel cell[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2020, 14(7): 1762-1770. doi: 10.12030/j.cjee.201909114

外电阻对双阴极微生物燃料电池脱氮产电性能的影响

    通讯作者: 张建民, E-mail: 1029264224@qq.com
    作者简介: 张建民(1963—),男,学士,副教授。研究方向:水处理及其资源化。E-mail:1029264224@qq.com
  • 1. 西安工程大学城市规划与市政工程学院,西安 710048
  • 2. 长安大学环境科学与工程学院,西安 710054
基金项目:
国家自然科学基金资助项目(51778057)

摘要: 为提高双阴极MFC的脱氮产电性能,构建了双阴极微生物燃料电池系统,考察了连续进水状态下阳极与缺氧阴极间外阻(RA-A)以及阳极与好氧阴极间外阻(RA-O)的变化对系统脱氮产电性能的影响。结果表明:只增大一侧电阻会降低厌氧阳极的库仑效率和功率密度,但能提高系统的脱氮效果;当RA-O由200 Ω增大到1 000 Ω时,TN去除率由43.81%提高到60.71%,当RA-A由200 Ω增大到1 000 Ω时,TN去除率由38.88%提高到61.52%;当总外阻固定在1 000 Ω时,两侧电阻变化不影响阳极的功率密度和库仑效率,其分别保持在305.53 mW·m−3和0.35%左右;电阻组合(RA-A /RA-O)由500 Ω/500 Ω变化为100 Ω/900 Ω,TN去除率由62.32%提高到64.41%;系统的硝化效果随RA-O的增大而增强,反硝化效果随RA-A的减小而增强,总氮去除效果随总外阻的增大而提升。低RA-A与高RA-O的外阻组合能有效提高双阴极三室MFC的脱氮能力。增大总外阻,系统产电性能降低,阳极表面微生物膜氧化性不断减弱,总外阻不变,阳极表面氧化性变化不大。研究探明了外电阻变化对三室双阴极MFC脱氮产电性能的影响,为进一步提高MFC脱氮产电性能提供参考。

English Abstract

  • 微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC)是一种通过可产电菌种的代谢作用来降解有机物,并将代谢过程中产生的电子通过外电路传输进而产生电能[1-2]的装置。双阴极MFC可在去除COD的同时、进行硝化和反硝化过程,从而提高了传统MFC的脱氮能力。ZHANG等[3]在传统MFC阳极的两侧添加了好氧和厌氧阴极室,这种复合多室的MFC系统可去除污水中76%的氮。LEE等[4]构建了双阴极MFC,好氧阴极对氨氮的去除率可达97.9%,在缺氧阴极处理硝态氮,其去除率为89.9%。外电阻被认为是影响MFC性能的一项重要因素,增大外阻不但会影响电池产电性能,对电池内有机物的去除也有较大的影响。JANG等[5]的研究表明,在双室MFC中,随外阻的增加,电流和COD去除率均会降低。荣宏伟等[6]构建了阴极硝化和阳极反硝化的双室MFC发现,外阻越小,有机物降解速率越快,TN去除率越高,阳极表面生物膜产电菌的氧化能力越强。这些报道均集中在研究外电阻对双室MFC的影响,但在3室MFC中,外电阻变化是否会有相同的结论尚需进一步的研究。本研究构建了3室MFC,目的在于寻求优化3室MFC脱氮产电性能的组合。该系统的运行方式与传统A2O工艺相似,能同时去除有机物和氮,便于驯化适用于不同阴极的微生物,易与传统污水处理工艺相结合,且较双室MFC产电多。本研究通过变换不同的电阻组合以探明外阻变化对双阴极MFC产电脱氮性能的影响,为进一步提高MFC的脱氮产电性能提供参考。

    • 1)材料。MFC接种的菌种来自西安北石桥污水厂二沉池回流污泥。MFC以葡萄糖为唯一碳源,氮源全部由NH4Cl 提供,进水指标为COD 400 mg·L−1、氮含量40 mg·L−1,具体组分为0.425 g·L−1 C6H12O6、0.154 g·L−1 NH4Cl、0.029 g·L−1 KH2PO4、0.014 g·L−1 K2HPO4和微量元素[7],以上试剂均为分析纯。

      2)仪器。电化学工作站(上海辰华CHI760E);紫外分光光度计(棱光UV757CRT)。

    • 图1所示,本实验构建了由缺氧室、厌氧室和好氧室组成的3室微生物燃料电池反应器。缺氧室和厌氧室的有效容积均为3 L,顶部加有盖板以保证室腔内的缺氧及厌氧环境,好氧室的容积为4.5 L,无盖。各腔室之间采用nafion117型质子交换膜隔开。电池的电极为20 cm×30 cm×0.5 cm的导电碳毡,做成圆筒状。取回的污泥曝气24 h后接种,接种量为反应器有效容积的30%。

    • MFC采用连续进水方式启动。启动过程中,通过蠕动泵将进水流量控制为8 mL·min−1,内回流比为300%,厌氧阳极与缺氧阴极之间、厌氧阳极与好氧阴极之间均接有200 Ω的电阻箱。模拟污水从厌氧阳极底部进入反应器,发生氧化反应,为2个阴极提供电子。之后流入缺氧阴极,获得电子,发生反硝化反应,去除${\rm{NO}}_3^ - $后,进入好氧阴极,好氧室内发生硝化反应去除${\rm{NH}}_4^ + $,硝化液回流至缺氧室,最终处理完成从好氧阴极出水[5],工艺流程如图2所示。好氧阳极室添加微生物填料以提高好氧阴极室的硝化能力[8]。当连续7 d输出电压变化不超过10 mV时,则MFC启动成功。

      MFC启动成功后,采用流量为8 mL·min−1的连续进水,内回流比300%,温度为(30±0.5) ℃。在以下3种情况下,考察电阻变化对MFC脱氮产电性能的影响。3种电阻变化情况如下:阳极与缺氧阴极间电阻 (RA-A)稳定在200 Ω,阳极与好氧阴极间电阻(RA-O)为200~1 000 Ω;RA-O稳定在200 Ω,RA-A为200~1 000 Ω;总外阻保持为1 000 Ω,调整不同 RA-A/RA-O组合为500 Ω/500 Ω、400 Ω/600 Ω、300 Ω/700 Ω、200 Ω/800 Ω、100 Ω/900 Ω。每组实验运行7 d,各项指标均为系统稳定后测得的平均值。

    • 常规水质测试均采用国家标准方法[9]。采用重铬酸钾法测定溶液中COD;采用水杨酸-次氯酸盐分光光度法测定溶液中${\rm{NH}}_4^ + $;采用紫外分光光度法测定溶液中${\rm{NO}}_3^ - $;采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定溶液中${\rm{NO}}_2^ - $

      利用电化学工作站(上海辰华CHI760E)对MFC阳极碳毡电极上的生物膜进行循环伏安扫描。测试采用三电极体系[10]:铂丝为对电极、Ag/AgCl为参比电极、碳毡为工作电极。电势扫描范围为−1.0~1.0 V,扫描速度为10 mV·s−1

      采用在线监测系统测量电压,每隔5 min记录一次。根据欧姆定律I=U/R计算电流 I,根据式(1)计算功率密度。

      式中:P为体积功率密度,mW·m−3U为电压,V;阳极与缺氧阴极之间、阳极与好氧阴极之间的电压分别记为UA-AUA-O,mV;V为阳极或阴室有效容积,m3R为外电阻,Ω。

      库仑效率的计算方法[11]见式(2)。

      式中:η为库仑效率;F为法拉第常数,取值96 485 C·mol−1;ΔC为阳极进出水COD差或缺氧阴极进出水${\rm{NO}}_3^ - $-N浓度差,mg·L−1M为氧的摩尔质量(取值16 g·mol−1),或氮的摩尔质量(取值14 g·mol−1);n为单位污染物所转移的电子数,在计算厌氧阳极时,n=2,在计算缺氧阴极时,n=5;Q为进水流量,8 mL·min−1

    • 系统运行稳定后,其他运行条件与启动阶段保持完全一致,调整RA-O为200、400、600、800、1 000 Ω,每组运行7 d。RA-A始终为200 Ω。在进水COD为(401.17±1.73) mg·L−1${\rm{NH}}_4^ + $-N为(40.92±1.45) mg·L−1的条件下,双阴极MFC各底物出水浓度如图3所示。

      图3(a)可知,电阻越大,阳极COD去除率越低,厌氧阳极出水COD由(87.01±0.15) mg·L−1上升至(151.63±1.09) mg·L−1,与外电阻对双室MFC影响的研究结论[5,10]一致。这主要是因为在较高外阻的条件下,外电路会损耗大量电子,从阳极转移到阴极的电子数就会减少,此外,高外阻条件下底物不易在阳极表面氧化,因此,阳极内消耗的COD减少。

      图3(b)可知,出水${\rm{NO}}_3^ - $由(17.59±0.48) mg·L−1降低至(5.39±0.07) mg·L−1,TN去除率由43.82%提高到60.71%。但在双室MFC中[5],TN的去除率会随着外电阻增大而减小,与本实验结论相反,原因是双室MFC中${\rm{NO}}_3^ - $主要通过从阳极获得电子被还原为N2等产物去除,TN去除率会因外电路转移电子的增多而提高;而本实验处于连续进水状态,发生反硝化反应的缺氧室有较高耗氧有机物(以COD计)流入,因此,${\rm{NO}}_3^ - $除了能通过从电极获得电子被还原外,还可通过异养反硝化菌(如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等)内源呼吸作用被消耗[11-12]。由图3(a)可知,RA-O越高,厌氧室对COD的利用率越低,则流入缺氧室的耗氧有机物(以COD计)越高,可利用碳源变多使得异养反硝化菌进行无氧呼吸的生化过程增强,${\rm{NO}}_3^ - $作为氮源被有效去除[13]

      图4反映了输出电压随电阻的变化情况。由图4可知:随着RA-O的增大,UA-O由(285±5) mV升高到(491±4) mV,通过式(1)计算,好氧阴极的功率密度由(90.25±1.29) mW·m−3降低至(66.58±2.98) mW·m−3UA-A由(212±3) mV降低至(134±3) mV,缺氧阴极的功率密度由(74.91±0.89) mW·m−3降低至(34.57±2.12) mW·m−3;厌氧阳极的功率密度由(411.68±5.39) mW·m−3降低至(288.13±4.21) mW·m−3。以上说明RA-O增大,电池的产电性能变差,与对双室MFC的研究结果[14-15]一致。原因是外阻变大,胞外电子的转移阻力增大,电子的传递速率减缓,则电流减小,同时外电阻的增大会使得电子大部分消耗在运输过程中,改变了电路中电子的分配比,产电性能变差。同时可以观察到,在每次增大RA-O的瞬间,UA-A都会立刻上升5~10 mV。这是由于2个阴极对电子是竞争关系[16]RA-O增大会阻碍电子向好氧阴极的传输,电子流向缺氧阴极,所以UA-A暂时上升。随后由于总外阻增大,电池产电能力减弱,UA-A也开始下降。

      表1可知,缺氧阴极中库仑效率由(1.63±0.02)%降低至(1.28±0.03)%,随RA-A的增大而降低,说明系统通过电极的脱氮能力下降。这是由于缺氧室存在的2种反硝化过程(电极反硝化与生物反硝化)对电子受体${\rm{NO}}_3^ - $是竞争关系[17-18],生物反硝化的增强会抑制${\rm{NO}}_3^ - $从电极获取电子的能力,电极反硝化减弱。虽然电极反硝化在RA-O增大的过程中减弱,但总的反硝化过程增强,说明本系统中的反硝化过程由生物反硝化过程主导。

    • 将MFC两侧电阻回调至同为200 Ω的状态,运行稳定后,固定RA-O为200 Ω,调整RA-A为200、400、600、800、1 000 Ω,每组运行7 d。在进水的COD为(400.12±3.63) mg·L−1${\rm{NH}}_4^ + $-N为(40.51±2.12) mg·L−1的条件下,双阴极MFC各底物出水浓度如图5所示。由图5可知,在RA-A增大过程中,各个阶段初始的${\rm{NH}}_4^ + $浓度均大于前文RA-O增大过程中${\rm{NH}}_4^ + $出水浓度。这是由于好氧阴极内${\rm{NH}}_4^ + $和电极对O2是竞争关系[16],较大的RA-O会阻碍电子向好氧阴极传输,电极对O2竞争性减弱,硝化细菌可获得更多O2进行硝化反应,因此,较大的RA-O状态下系统会有更高的${\rm{NH}}_4^ + $去除率。TN去除率也随着RA-A的增大而升高,说明双阴极MFC中,RA-ARA-O的增大均能有效提高系统对总氮的去除率。RA-A增大对污染物去除的影响与前文一致。

      图6可知:随着RA-A的增大,UA-A由(209±8) mV升高到(409±11) mV,好氧阴极的功率密度由(91.51±1.33) mW·m−3降低至(53.78±2.18) mW·m−3UA-O由(289±5) mV降低至(225±13) mV,缺氧阴极的功率密度却由(73.85±1.21) mW·m−3降低至 (55.76±5.19) mW·m−3;厌氧阳极的功率密度由(419.97±3.11) mW·m−3降低至(316.39±2.22) mW·m−3。以上说明RA-A的增大使得电池的产电性能变差,且RA-O增大的影响略大于RA-A增大的影响。

      表2可知,缺氧阴极的库仑效率由(1.95±0.01)%降低至(0.67±0.03)%,降幅明显高于RA-O增大时缺氧阴极库仑效率的降幅,说明RA-A增大对电极反硝化的影响大于RA-O增大对电极反硝化的影响。这是由于RA-A增大阻碍了电流向缺氧阴极的传输,${\rm{NO}}_3^ - $从电极获得的电子减少,电极反硝化能力因此减弱。

    • 将MFC两侧电阻调整至同为500 Ω,运行稳定后,固定总外阻为1 000 Ω,调整不同RA-A/RA-O组合为500 Ω/500 Ω、400 Ω/600 Ω、300 Ω/700 Ω、200 Ω/800 Ω、100 Ω/900 Ω,实验编号为1~5,每组运行7 d。在进水的COD为(399.1±4.61) mg·L−1${\rm{NH}}_4^ + $-N为(41.08±1.98) mg·L−1的条件下,双阴极MFC各底物的出水浓度如图7所示。由图7(a)表3可知,总外阻不变,厌氧室出水COD保持在138.6 mg·L−1左右,这说明在固定总外阻的情况下,改变RA-ARA-O不会影响阳极内有机物氧化产生电子的过程。由表3图7(b)可知,缺氧阴极的库仑效率由(0.61±0.02)%上升至(1.53±0.03)%,总氮去除率由(62.32±0.77)%上升至(64.41±0.32)%,出水的硝态氮由(8.59±0.97) mg·L−1下降至(7.99±1.02) mg·L−1。其原因是,缺氧室进水COD变化不大,反硝化细菌内源呼吸消耗的${\rm{NO}}_3^ - $一定的情况下,RA-A降低,阳极向缺氧阴极转移电子的损耗减少,${\rm{NO}}_3^ - $可从电极获得的电子增多,电极反硝化过程增强,TN去除率因此上升,这同双室MFC与外阻关系的结论[5-6]一致。

      图8可知,当UA-A由(269±4) mV降低至到(113±8) mV时,好氧阴极的功率密度由(73.62±1.14) mW·m−3降低至(65.23±2.11) mW·m−3;当UA-O由(407±5) mV升高至(516±15) mV时,缺氧阴极的功率密度由(73.62±1.26) mW·m−3降低至(65.23±4.24) mW·m−3;厌氧阳极的功率密度由(304.65±3.67) mW·m−3变为(305.19±1.22) mW·m−3,这说明固定总外阻不影响电池的产电能力。

    • 图9可以看出,空白碳毡没有出现氧化峰,说明碳毡本身不具有氧化性[19]。由图9(b)可知:RA-A固定为200 Ω时,RA-O为200 Ω时,在E=−0.612 V出现电流为1.429×10−2 A的氧化峰;RA-O为600 Ω时,在E=−0.987 V出现电流为6.861×10−3 A的氧化峰;RA-O为1 000 Ω时,在E=−0.479 V出现了电流为1.429×10−3 A的氧化峰。由图9(c)可知:RA-O固定为200 Ω时,RA-O为200 Ω时,在E=−0.649 V出现电流为1.180×10−2 A的氧化峰;RA-O为600 Ω时,在E=−0.938 V出现电流为4.867×10−3 A的氧化峰;RA-O为1 000 Ω时,在E=−0.763 V出现了电流为2.429×10−3 A的氧化峰。由图9(d)可见,总外阻不变,氧化峰的位置基本没有改变(此处只展示RA-A/RA-O为500 Ω/500 Ω的CV图谱),在E=−0.679 V出现电流为5.869×10−4 A的氧化峰。结果显示,外电阻越高,阳极形成的生物膜上产电活性菌的氧化能力越弱,总外阻不变不影响阳极生物膜的氧化性[20]

    • 1)连续进水3室双阴极MFC的TN去除率随总外阻的增大而增大。系统的反硝化过程由生物内源呼吸脱氮过程主导,受缺氧室进水COD影响明显。系统的硝化效果随RA-O的增大而增强,反硝化效果随RA-A的减小而增强。

      2)连续进水3室双阴极MFC的产电性能随总外电阻的增大而减弱,输出电压、功率密度和库仑效率均有明显的降低。在总外阻不变的情况下,3室双阴极MFC的产电性能不受RA-ORA-A的影响。

      3)循环伏安扫描结果显示,随着总外阻的增大,阳极表面微生物膜的氧化性减弱。在固定总外阻时,调整RA-A/RA-O不会影响阳极表面微生物膜的氧化性。为了提高双阴极三室MFC的脱氮能力,可在降低总外阻的前提上,采用较低 RA-A与较高 RA-O的外阻组合来实现。

    参考文献 (20)

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