微生物燃料电池联合液膜光催化降解染料废水的研究

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1、分类号：X5密级：公开论文编号：学号：50128052003重庆理工大学硕士学位论文微生物燃料电池联合液膜光催化降解染料废水的研究研究生：李珏秀指导教师：徐云兰副教授学科类型：学术学位学科专业：材料化学工程研究方向：水处理技术培养单位：化学化工学院论文完成时间：2015年3月21日论文答辩日期：2015年5月30日CategoryNumber：X5LevelofSecrecy：PublicSerialNumber：StudentNumber：50128052003Master'sDissertationofCho

2、ngqingUniversityofTechnologyDegradationofDyeWastewaterUsingMibrobialFuelCellCombinedwithAqueousThin-FilmPhotocatilyticTechnologyPostgraduate：LiJuexiuSupervisor：VicePro.XuYunlanDegreeCategory:AcademicDegreeSpecialty:MaterialChemicalEngineeringResearchDirection

3、:WaterTreatmentTechnologyTrainingUnit:SchoolofChemicalEngineeringThesisDeadline：March21,2015OralDefenseDate：May30,2015理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果

4、。学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆工学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“V”）：1.保密口，在__年解密后适用本技权书。2.不保密in。曰期:年多月牙日曰期:加(T年6月豕日摘要摘要染料废水具有色度大、组分复杂、CODcr高、可生化性差等特点，是典型的难降解行业

5、废水。我国作为世界第一染料生产大国，量大面广的染料废水排放严重威胁着我国的水环境安全。因此，染料废水的高效处理和无害化排放迫在眉睫。微生物燃料电池（MFC）技术能直接利用废水中多种有机物作为燃料，在降解污染物的同时收获电能，是近年来发展迅速的废水处理工艺，受到国内外学者的广泛关注。大量研究集中在如何提高MFC输出功率和对特征污染物的降解，而对其产电的回收利用少有涉及。TiO2光催化氧化技术（PC）作为一种高级氧化技术（AOPs），因其高效、清洁等优点近年来越来越多地应用于废水处理，光能利用率低以及光生电子与空穴的

6、高复合率是该技术面临的主要问题。围绕染料废水的处理，本文首先分别利用双极液膜光催化法和微生物燃料电池（MFC）两种技术对苋菜红模拟染料废水进行降解。在此基础上，将两种技术有效联合，利用MFC产电辅助双极液膜光催化，利用PC预处理染料废水作为MFC燃料，以期提高废水处理的高效性和经济性。具体研究内容和结论如下：1、TiO2/Ti膜电极的制备及优化：通过溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti膜电极，最佳制备条件为500℃煅烧2h，涂膜3层。XRD分析TiO2/Ti膜电极表面催化剂晶型主要为锐钛矿，光电响应测试表明其具有良好

7、的紫外光电响应。2、双极斜板液膜光催化废水处理：以TiO2/Ti膜电极为阳极，Cu为阴极，组装双极斜板液膜反应器，光催化降解苋菜红。确定最佳反应条件为：废水循环流量100mL/min，废水初始pH2.52，Na2SO4浓度1.5g/L，苋菜红初始浓度40mg/L。在此条件下处理90min，脱色率可达88.1%。初步推断双极液膜光催化降解苋菜红染料废水的机理是通过断裂苋菜红分子的偶氮键发色基团，并破坏萘环结构，使其由大分子降解为小分子有机物而实现脱色。3、双极斜板液膜光催化废水处理高效机理：通过阴阳双极室降解效率和

8、过氧化氢测定对双极斜板液膜光催化的高效降解机理进行了研究，发现在激发光照射下，TiO2/Ti和Cu电极经导线连接后，由于基底Ti和TiO2之间形成的肖特基势垒，使光生电子由TiO2表面转移到Ti电极上，然后转移到与Ti等电位的Cu电极表面，并在Cu电极表面直接还原染料或与其表面液膜中的溶解氧反应生成H2O2，进而参与染料的氧化，由此实现TiO2/Ti的直接氧化和Cu阴极的