在建筑湿地中对含有Pb (II) 的废水处理的性能优化-微生物燃料电池由生物质剂量和Pb (II) 水平触发

科学领域:

• 环境工程 环境工程
• 电化学 电化学 电化学
• 废水处理 废水处理

背景情况:

• 废水中的高 (Pb(II)) 污染对环境和健康构成重大风险.
• 构建的湿地微生物燃料电池 (CW-MFCs) 为污染物清除和能源发电提供了一个有前途的双重功能技术.
• 优化CW-MFC性能需要了解关键操作参数的影响,如生物质剂量和污染物度.

研究的目的:

• 系统地调查生物质剂量和Pb (II) 度对CW-MFCs中Pb (II) 除去和生物电力生产的有效性.
• 确定用于综合废水处理和能源生产的最佳固体生物质碳源剂量.
• 评估优化的CW-MFC系统的短期和长期性能.

主要方法:

• 制造了三个相同的CW-MFC套件,添加了不同的生物质碳源.
• 进行短期和长期实验,以评估Pb (II) 清除效率和生物发电.
• 对生物质剂量 (以COD测量) 和Pb (II) 度对CW-MFC性能影响的系统探索.
• 分析迁移结果以确认Pb的吸附和固定机制.

主要成果:

• 为了实现综合能力和经济效益,确定了相当于500mg/LCOD (CW-MFC-2) 的最佳固体生物质碳源剂量.
• 短期实验显示,CW-MFC-2的最大输出电压为386-657mV,功率密度为1.55×103-6.31×103mW/m2,随着Pb (II) 水平的增加,功率密度为1.55×103-6.31×103mW/m2.
• 在短期测试中,CW-MFC-2的移除效率达到94.4-99.6%.
• 长期实验表明,在200 mg/L Pb (II) 的情况下,持续的Pb (II) 去除 (98.7-99.2%) 和稳定的性能 (322-387 mV电压,3.28×102-2.26×103 mW/m2功率密度) 在200 mg/L Pb (II).
• 迁移研究证实了基质和生物质对Pb (II) 吸附和固定的潜力,通过与氧结合通过以阴极为基础的去除.

结论:

• 这项研究成功地证明了CW-MFCs的有效调节,用于处理含有高水平Pb (II) 的废水并产生生物电力.
• 最佳的生物质剂量显著提高了CW-MFCs的污染物清除和能源生产能力.
• CW-MFCs代表了一种可行和高效的技术,用于同时进行整治和可持续的能源采集.