电极间距对CW-MFC处理污泥中Zn和Ni的效果及其产电性能的影响

摘要

为有效提高传统人工湿地(CW)处理污泥重金属效能,本文构建了人工湿地微生物燃料电池(CW-MFC)用于污泥中Zn和Ni的去除,并考察了电极间距对Zn和Ni去除效果及其产电性能的影响.结果表明,不同电极间距(12cm、15cm、18cm和20cm)的CW-MFC对Zn的去除率分别为84.68％、64.56％、66.98％和50.23％,对Ni的去除率分别为74.14％、66.09％、64.00％和48.01％.其中,间距为12cm时系统对Zn和Ni去除效果最好,分别较CW提高了64％和26％,此时CW-MFC系统的最高输出电压和最大功率密度分别达到513mV和50.76mW/m3.X射线光电子能谱(XPS)分析显示污泥表层主要的重金属为Zn和Ni,且高价态的Zn和Ni被有效地转化为低价态或者单质金属.在间距为12cm的CW-MFC系统中,植物根系和电极对Zn、Ni的去除贡献最大,此时Zn在植物根系和电极中的富集率分别为23.76％和30.97％,Ni的富集率分别为14.57％和16.78％.本研究表明CW-MFC对污泥重金属的去除及其产电性能具有较好的效果,并为CW-MFC的优化构建和城市污泥的处置及资源化利用提供了新的思路和借鉴.