微生物燃料电池处理抗生素模拟废水实验研究

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1、RESEARCHoNDEGRADATIoNoFANTIBICSSIMULATEDWASTEWAERBYMICRoBIALFUELCELLADissertationSubmiRedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceBySongHongSupervisor：Prof．SunJianhuiApril，2014摘要近年来全球水体污染日趋严重，逐渐成为制约经济持

2、续发展的一个大问题。因此亟需寻求一种成本低、能耗少、经济效益明显的废水处理技术。微生物燃料电池(MicrobialFuelCell，MFC)作为一种新型的废水处理技术和能源开发工艺，被国内外研究学者广泛地研究。抗生素类药物是人类和牲畜的一种常用药，大量的抗生素被生产用于预防、治疗疾病。由于抗生素的广泛使用，大量未被充分吸收利用的抗生素通过各种途径进入到环境中，进而会对不同的生物体产生不同的毒性效应。因此，探究抗生素的有效去除方法是十分必要的。本文采用双室MFC分别处理甲硝唑、氯霉素、磺胺抗生素模拟废水，研究了抗生素作为阳极底物、葡

3、萄糖作为共基质，铁氰化钾为电子受体的条件下，MFC对目标污染物的降解效果，同时考察了抗生素的种类和浓度对MFC的输出电压、输出功率、电极极化性能等方面的影响。主要研究内容和结论如下：l、采用MFC处理甲硝唑模拟废水，将处理相同初始浓度甲硝唑的MFC和传统厌氧反应器进行了比较，发现MFC处理效果明显优越于传统厌氧反应器；考察了MFC处理甲硝唑废水的效果及产电性能，结果表明：随着甲硝唑初始浓度增加，MFC对甲硝唑的处理效率显著下降。同时考察了甲硝唑初始浓度对MFC产电方面的影响，发现随着甲硝唑浓度的增加，MFC的最大输出电压、输出功率

4、随之减小；值得注意的是，以lg／L葡萄糖．10mg／L甲硝唑混合液为MFC阳极底物时，甲硝唑降解效率可以达到85％，产电功率密度可以达到99．23mW／m2，电流密度达到787．5mA／m2，所以利用MFC处理低浓度甲硝唑废水同步产电具有一定可行性。通过扫描电镜对MFC阳极表面产电微生物形态进行分析，发现其主要是由链状菌和球状菌组成的；2、采用MFC处理氯霉素模拟废水：首先对处理30mg／L氯霉素的MFC、厌氧处理、无菌接种三种反应器进行了比较，发现MFC处理效果明显优越于其他两种情况，证明了氯霉素的降解主要源于微生物的新陈代谢作

5、用而非细胞的吸附作用；其次考察了氯霉素初始浓度对MFC处理效果的影响，发现目标污染物的降解效率随着初始浓度的增大而减小；最后我们研究了共基质初始浓度对MFC处理效果的影响，得到氯霉素的降解效率随着共基质初始浓度的增加而增大，在没有共基质的条件下氯霉素的降解效率仅有17％，而共基质浓度在0．5．1．5g／L范围内时，MFC对氯霉素降解效率48h内维持在78％．86％，证明了MFC对氯霉素的降解需要葡萄糖共基质提供电子；3、采用MFC处理磺胺模拟废水：研究了以葡萄糖和磺胺混合溶液作为阳极底物条件下，MFC处理磺胺废水的效果及产电性能，

6、结果表明：在进水浓度为1g／L葡萄糖．30mg／L磺胺时，磺胺的去除率达90％，葡萄糖去除率大于98％；磺胺的加入明显改善了阳极极化情况，使得姗C的产电性能功率密度、最大输出电压值及稳定时间，均得到较大提升。关键词：微生物燃料电池，抗生素，产电，降解，性能IIABSTRACTGlobalwaterpollutionismoreandmoreseriousinrecentyears，whichgraduallyturnedintoabigproblemofrestrictingthesustainableeconomicdevelo

7、pment．Therefore，weneedtofindawastewatertreatmenttechnologyoflowcost,lessenergyconsumptionandgoodeconomicbenefitstoalleviatethecurrentcrisis．Asanewwastewatertreatmenttechnologyandenergydevelopmentprocess，microbialFuelcells(MFC)waswidelyresearched．Antibioticsareallimpor

8、tantgroupofpharmaceuticalsinhumanandveterinarymedicine．Largeamountsofantibioticsareproduced，consumedandwidelyusedinpreventio