剩余污泥為底物的微生物燃料電池處理含銅廢水
摘要：以剩余污泥作為陽極底物，CuSO4溶液為陰極溶液構建了雙室有膜微生物燃料電池（microbialfuelcell，MFC），研究了MFC的啟動，污泥的降解，Cu2+的去除和陰極還原產物的性質。結果表明，Cu2+可作MFC的陰極電子受體，在外電路電阻為1000Ω，Cu2+濃度為6400mg/L的條件下獲得的穩定輸出電壓為0.478V，最大輸出功率為536mW/m3。應用MFC陰極可以實現水中Cu2+的去除，在外電路電阻為0Ω，Cu2+濃度為1000mg/L的條件下，288h對Cu2+的去除率達到97.8%。陰極還原產物與陰極還原力強弱相關，陰極還原力較弱時，大部分Cu2+被還原為Cu2O，小部分Cu2+以Cu4(OH)6SO4的形式析出。陰極還原力較強時，大部分Cu2+被直接還原為單質銅，極小部分Cu2+被還原為Cu2O。剩余污泥為陽極底物能夠使MFC保持長時間穩定運行，陽極污泥中產電微生物的富集時間影響MFC的產電性能與陰極Cu2+的還原，可通過監測陽極電勢來判斷陽極板上是否形成穩定的產電微生物膜。剩余污泥為底物的MFC可以實現在降解污泥中有機質同時處理含銅廢水和回收單質銅。
關鍵詞：微生物燃料電池，剩余污泥，含銅廢水，銅回收
隨著現代工業的高速發展，金屬冶煉、電鍍和印刷電路板等行業中產生大量的含銅廢水，既污染環境又浪費資源。含銅廢水的傳統處理方法包括化學沉淀法、離子交換法、吸附法和絮凝法等，這些方法很難實現銅的回收，還可能產生二次污染。電解和電沉積處理法具有操作簡單、二次污染少、高效和直接回收單質銅等優點，已成為含銅廢水技術中有競爭力的方法，但高能耗增加了運行成本，限制了其推廣。微生物燃料電池（microbialfuelcell，MFC）以微生物為催化劑氧化有機物和無機物的同時可形成電流，若能以MFC產生的電流代替電解法處理含銅廢水技術中的傳統電源，則為解決電解法耗能問題提供了一條新途徑。
本研究以CuSO4模擬廢水為陰極溶液，以城鎮污水處理廠的剩余污泥為陽極底物構建MFC，探索利用MFC處理剩余污泥的同時處理含銅廢水和回收單質銅的可行性，以期為MFC的實際應用提供理論支持。
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