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降解喹啉的微生物燃料电池的产电特性研究
  • ISSN号:0253-2468
  • 期刊名称:《环境科学学报》
  • 时间:0
  • 分类:X703[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]中山大学环境科学与工程学院,广州510275, [2]清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084
  • 相关基金:基金项目:广东省环境污染控制与修改技术重点试验室开发基金(No.2006K0007);国家自然科学基金(No.50608070,50779080);环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专项基金(No.08K02ESPCT)
中文摘要:

通过构建双极室微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC),对喹啉的降解及MFC的产电性能进行了研究.试验结果表明,当喹啉初始浓度为500mg·L^-1,葡萄糖与喹啉浓度之比为1:1,3:5,1:5时,MFC的最大输出电压分别为558mV、469mV、328mV,运行周期分别为56.4h、70h、82.5h;最大功率密度分别为173mW·m^-2、122mw·m^-2、60mw·m^-2(按阳极截面积计算)或者35W·m^2、24W·m^-3、12W·m^-3(按阳极室有效容积计算).MFC可实现对喹啉的高效降解,但葡萄糖的浓度对喹啉的降解速率有较大影响.当葡萄糖浓度分别为500mg·L^-1、300mg·L^-1和100mg·L^-1时,使500mg·L^-1喹啉完全降解的时间分别为6h、24h和72h.MFC闭路条件下对喹啉的降解速率高于开路厌氧条件下的喹啉降解速率约10%.MFC对喹啉的降解与产电速率之间存在差距,喹啉被快速降解至较低浓度(〈5mg·L^-1)后,MFC的产电性能才达到最优.MFC以用喹啉和葡萄糖作为混合燃料时,可以在实现高效降解喹啉的同时可稳定地向外输出电能,这为杂环芳烃类难降解有机物的高效低耗处弹提供了新的途径.

英文摘要:

A double-chamber Microbial Fuel Cell (MFC) was constructed to investigate quinoline degradation and power generation. Experiments were conducted using an initial quinoline concentration of 500 mg·L^-1 with different glucose concentrations (500 mg· L^-1, 300 mg· L^- 1, and 100 mg· L^- 1 ) as the MFC fuel. Results showed that maximum voltages of 558 mV, 469 mV and 328 mV corresponding to cycle times of 56.4 h, 70 h and 82.5 h were obtained for fuels with glucose to quinoline ratios of 1 : 1, 3:5, and 1:5, respectively. Correspondingly, the maximal area power densities were 173 mW·m^-2, 122 mW·m^-2, 60 mW·m^-2, and the maximal volumetric power densities were 35 W· m^-3, 24 W·m^-3, 12 W· m^-3, and the times required to degrade quinoline completely were 6 h, 24 h, and 72 h. Compared to open circuit control, the MFC with closed circuit control enhanced quinoline biodegradation by 10%. Optimum power generation was obtained when quinoline was degraded to a low concentration ( 〈 5 mg· L^-1 ). The results clearly demonstrated the feasibility of using the MFC to generate electricity using a quinoline and glucose mixture as fuel and simultaneously degrading the quinoline. The results offer a new method of enhancing biodegradation of recalcitrant contaminants, such as heterocyclic compounds, in practical applications.

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期刊信息
  • 《环境科学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:汤鸿霄
  • 地址:北京2871信箱
  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjkxxb@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62941073
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2468
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1843/X
  • 邮发代号:82-625
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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