聚吡咯覆膜改性電極對氫自養(yǎng)反硝化和產(chǎn)甲烷電極生物膜反應(yīng)器的影響.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、電極生物膜法作為將生物膜法和電化學法聯(lián)合而發(fā)展起來的污水處理技術(shù),近年來越來越受到研究者們的關(guān)注。其所具有的優(yōu)勢有:生物膜微生物固定生長且生物量較大;電化學電極過程擁有高效的氧化還原能力;電極與微生物之間具有較高傳質(zhì)速率。隨著生物電化學反應(yīng)器的發(fā)展,涉及到生物電化學反應(yīng)器的電極改性被廣泛研究。有研究報道,改性電極運用到生物電化學反應(yīng)器中可以提高反應(yīng)器性能。
  本論文探究利用電化學聚合方法在碳纖維氈電極上制備聚吡咯(polypyr

2、ole,PPy)的聚合效果,并利用傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared,F(xiàn)TIR)及掃描電鏡(SEM)對其進行表征;將改性后的碳纖維氈電極應(yīng)用到電極生物膜反應(yīng)器(BiofilmElectrode Reactor,BER)中,考察電極改性對電極生物膜反應(yīng)器性能的影響并研究聚吡咯覆膜改性電極對生物膜附著量、胞外聚合物成分及生物膜微生物群落的影響。
  結(jié)果表明,以25 mM AQDS(蒽醌2,6-二

3、磺酸鈉)為摻雜劑的恒電壓電化學聚合能夠在碳纖維電極表面形成均勻穩(wěn)定的聚吡咯膜,實現(xiàn)聚吡咯在碳纖維氈電極上的覆膜改性。改性后的電極應(yīng)用到電極生物膜反應(yīng)器中,可使自養(yǎng)反硝化反應(yīng)器對NO3--N的去除效率由對照反應(yīng)器的67.3%增加到83.9%,處理效果提高了24.7%;可使產(chǎn)甲烷反應(yīng)器COD去除率較其對照反應(yīng)器最高增加約18%,甲烷產(chǎn)量較其增加了約3倍。
  對兩種反應(yīng)器內(nèi)電極生物膜進行生物量測定和掃描電鏡分析,可以看到應(yīng)用聚吡咯覆膜

4、改性電極的R2反應(yīng)器中改性電極生物膜附著量均明顯多于對照反應(yīng)器R1中未改性電極生物膜的附著量,說明電極改性有利于生物膜的附著。生物膜胞外聚合物蛋白質(zhì)和多糖的測定結(jié)果說明,電極改性有助于提高胞外聚合物的含量和蛋白質(zhì)及多糖的比例,從而提高生物膜的活性及其強度和穩(wěn)定性。
  氫自養(yǎng)反硝化電極生物膜微生物16SrDNA分析結(jié)果表明聚吡咯覆膜改性電極生物膜的優(yōu)勢菌為Hydrogenophaga sp.(噬氫菌屬)和Thauera sp.(陶

5、厄氏菌屬),不同于對照電極生物膜菌落組成中的優(yōu)勢菌屬Dechloromonas sp.,并且其生物膜的菌落組成更多樣化。產(chǎn)甲烷電極生物膜微生物古菌16S rDNA分析結(jié)果表明兩反應(yīng)器電極生物膜菌落組成中優(yōu)勢菌屬均為Methanosarcina sp.(產(chǎn)甲烷八疊球菌),聚吡咯覆膜改性電極生物膜的優(yōu)勢菌屬其次為Methanomicrobia sp.(產(chǎn)甲烷微菌),而對照電極生物膜優(yōu)勢菌屬其次為Methanobacterium sp.(產(chǎn)甲

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