自驱动mfcs-mecs系统回收铜钴的mecs阴极材料效应

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1、犬－＇ｉｌｉｉ大ＩＤＡＬＩＡＮＵＮＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩ硕士芽位记文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ自驱动ＭＦＣｓ－ＭＥＣｓ系统回收铜钴的ＭＥＣｓ阴极材料效应学科专业环堉工程吴丹作者姓名指导教师——黄丽萍教授答辩日期２０１５年６月硕士学位论文－ＭＥＣ自驱动ＭＦＣｓｓ系统回收铜钴的ＭＥＣｓ阴极材料效应ＤｅｐｅｎｄｅｎｃｙｏｆＣｏｐｐｅｒａｎｄＣｏｂａｌｔＲｅｃｏｖｅｒｙｏｎＣａｔｈｏｄｅＭａｔｅｒｉａｌｏｆ－－

2、ＭＥＣｓｉｎＳｅｌｆｄｒｉｖｅｎＭＦＣｓＭＥＣｓＳｙｓｔｅｍ作者姓名：吴丹学科、专业：环境工程学号：２１２１８０７３指导教师：黄丽萍教授完成日期：２０１５．５．５大友理工犬旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包合其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其

3、他用途使用过的成果一同工作的同志对本研究所做的贡献。与我均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：Ｕｍｍｋ的梯私利＃級泰作者签名：日期：年／月日大连ｓｘ大学硕士学位论文摘要废旧锂离子电池中存在大量有价金属钴、铜等重金属，其重金属污染与资源回收具二、有重要实际意义，而传统重金属处理方法存在次污染严重能量消耗高和回收率低等缺点。生物电化学系统分为微生物燃料电池ＭＦＣｓ与微生物电解池ＭＥＣｓ，将ＭＦＣｓ（）（）一ＭＥＣ－ｓ可ＭＦＣｓＭＥＣｓ系

4、统产生的电能施加给构成自驱动，是种零耗能的清洁污染物处理技术，本研究以分离回收锂离子电池中重要金属钴、铜、锂为目标，利用自驱动－ＭＦＣｓＭＥＣｓ系统或ＭＦＣｓ开展了以下三方面研宄：间歇运行条件下，考察親合系统对混合铜钴的回收与分离性能；连续运行模式下，－考察自驱动ＭＦＣｓＭＥＣｓ賴合系统中不同类型不锈钢网的系统性能，实现混合铜钴锂的完全彻底分离与回收，；基于单质铜与不同电极的相互作用考察多周期运行的ＭＦＣｓ还原ＣｕＩＩ性能。主要研究结果如下：（）－ＭＥＣ（１在间歇运行模式下，利用自驱动ＭＦＣｓｓ系统实现回收溶

5、液中铜钴，分别）使用碳棒（ＣＲ）、饮片（ＴＳ）和不诱钢网（ＳＳＭ）作为ＭＥＣ的阴极材料，在铜、钴浓度分别为５０ｍｇ／Ｌ时，ＭＥＣ的铁片（ＴＳ）和不锈钢网（ＳＳＭ）阴极可以有效的去除ＭＥＣ阴极液中ＣｏＩＩ，而碳棒（ＣＲ）阴极则不能驱动系统的正常运行。减小ＭＦＣ的阴极体积，可使ＭＥＣ（）的ＣＲ阴极的ＣｏＩＩ去除率达４１．４±３．８％；同时减小ＭＦＣ阴极和ＭＥＣ阴极时，ＭＥＣＣ）的ＴＳ和ＳＳＭ阴极的ＣｏＩＩ去除率最高，分别达４５．０士０．３％和３９．７±３．６％。混合进水条（）Ｃｕｎｎ５—可被稱合系统

6、完全去除．３件下（，ＭＥＣｓ的ＴＳ和ＳＳＭ阴极的Ｃｏ）去除率为６）（－７２．０％。上述结果表明，ＭＥＣ阴极材料与反应器体积是决定ＭＦＣｓＭＥＣｓ系统高效回收Ｃｏ（ＩＩ；）和Ｃｕ（ＩＩ）的重要因素，考虑到成本及效率，ＳＳＭ是系统有效回收铜与钴的理想ＭＥＣｓ阴极材料。２ＭＥＣ（在连续运行模式下，以不同规格不锈钢网为ｓ阴极材料，考察自驱动）－ＣｕＭＦＣｓＭＥＣｓ系统完全分离与回收ＩＩ、Ｃｏ（ＩＩ和Ｌｉ（Ｉ性能。在停留时间（ＨＲＴ为９ｈ、（））））＃６０ＳＳＭ、进水组成为１０ｍｇ／ＬＣｕ（ＩＩ）、１０ｍｇ／Ｌ

7、Ｃｏ（ｎ）与３ｍｇ／ＬＬｉ（Ｉ）时，系统的ＭＦＣｓ±０．ＭＥＣ阴极能选择性去除Ｃｕ（ＩＩ，去除速率为Ｉ．１０．０４／ＬｈＣｏＩｍ，ｓ阴极对的去除）ｇ（）＾）０３Ｌ．Ｌ±０ｍｉ速率为１．０１．／ｈ，Ｉ则完全停留在系统出水中ｇ（）（）；提高进水浓度可提高金属的去除率、铜钴收率ＭＦＣｓ、ＭＦＣｓ阳极效率、系统总效率，、系统效率阴极效率但不（）能完全分离与回收Ｃｕ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ和Ｌｉ（Ｉ）；延长ＨＲＴ为１２ｈ，金属去除率变化不明显且）不能完全分离，同时，产品收率和系统效率降低。以上结果表明，不同类型ＳＳＭ

8、、不同ＭＦＣ－ＨＲＴ及进水混合金属离子浓度是ｓＭＥＣｓ系统能否完全分离回收ＣｏＩＩ和（）－－Ｉ自驱动ＭＦＣｓ－ＭＥＣｓ系统回收铜钴的ＭＥＣｓ阴极材料效应Ｌ－ｉＩ的关键因素。连续运行的自驱