以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

2014年5月CIESCJournal·1900·May2014第65卷第5期化工学报Vol.65No.5以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性曹琳1,2，雍晓雨1,2，周俊1,2，王舒雅1,2，雍阳春3，孙永明4，陈怡露1，郑涛1,2（1南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京211816；2南京工业大学生物能源研究所，江苏南京211816；3江苏大学，江苏镇江212013；4中国科学院广州能源研究所，广东广州510640）摘要：为提高生物质能源利用效率，降低废水处理成本，实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池（microbialfuelcell，MFC），碳布作为阴阳极材料，将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试，同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明，MFC能够利用沼液进行产电，最高输出电压330mV，内阻10kΩ，最大功率密度为10.98mW·m−2，沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力，24h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此，MFC作为产生电能的新方法，在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。关键词：微生物燃料电池；沼液；生物膜；产电；降解；废物处理DOI：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.05.049中图分类号：TM911.45文献标志码：A文章编号：0438—1157（2014）05—1900—06ElectricalanddegradationcharacteristicsofmicrobialfuelcellusingbiogasslurryassubstrateCAOLin1,2,YONGXiaoyu1,2,ZHOUJun1,2,WANGShuya1,2,YONGYangchun3,SUNYongming4,CHENYilu1,ZHENGTao1,2(1SchoolofBiotechnologyandPharmaceuticalEngineering,NanjingTechUniversity,Nanjing211816,Jiangsu,China;2BioenergyResearchInstitute,NanjingTechUniversity,Nanjing211816,Jiangsu,China;3JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,Jiangsu,China;4GuangzhouInstituteofEnergyConversion,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640,Guangdong,China)Abstract：Inordertoimprovetheefficiencyofbiomassenergyutilizationandreducethecostforwastewatertreatment,anair-cathodemembrane-freemicrobialfuelcell(MFC)wasconstructedbyusingcarbonclothaselectrodeandcattlebiogasslurryasanodefed.MFCcouldusebiogasslurrytoproduceelectricity,andthehighestoutputvoltagewas330mV,theinternalresistancewas10kΩandmaximumpowerdensitywas10.98mW·m−2.InsolublesubstanceinMFCwasthemainreasonforlowoutputvoltageandpowerdensity.Afterrunningfor24h,thedegradationrateofCOD,totalnitrogenandtotalphosphorusreached20.73%,67.82%and72.56%,respectively.Therefore,MFCasanewwaytogenerateelectricityisquitepromisinginenergyconservationandemissionsreduction.2014-01-02收到初稿，2014-03-16收到修改稿。联系人：郑涛。第一作者：曹琳（1989—），女，硕士研究生。基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2013CB733502）；国家自然科学基金项目（21206073）；江苏省自然科学基金项目（BK20130932）。Receiveddate:2014-01-02.Correspondingauthor: