催化复合电极膜耦合微生物燃料电池的性能研究

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重金属严重危害人类健康,但高效去除废水中的重金属一直是一种技术挑战。为此,我们开发了一种自我维持的垂直型微生物燃料电池(VMFC),用于有效净化重金属废水。将基于导电基材的新型铁锰掺杂金属有机骨架膜(FM-MOFM)用作催化阴极。研究了VMFC辅助FM-MOFM阴极在处理模拟电镀废水过程中的重金属还原和自发电的性能。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)对FM-MOFM在操作前后进行了表征。经过VMFC处理后,模拟电镀废水中的铜、锌、铬、镍重金属离子几乎完全去除(去除效率:铜离子为99.9%、锌离子为99.9%、铬离子为99.7%、镍离子为99.8%)。此外,还高效去除了废水中的有机底物(去除效率:COD为95.3%,NH4+-N为99.9%,TP为95.9%)。在运行过程中VMFC的最大功率密度可以达到1600 mW/m3。重金属离子可能的电还原和电絮凝机理可以通过膜电极表面和沉淀物的表征来理解。该研究证实了耦合FM-MOFM阴极的VMFC在去除电镀废水中重金属方面具有极大潜力。