低强度超声波改善微生物燃料电池产电效能

摘要

微生物燃料电池(MFCs,Microbial Fuel Cells)可在处理有机废水的同时获得电能,但生物体系缓慢的电子传递速率是其发展的瓶颈.为了寻求提高MFCs工作效率的途径,建立了2个有效容积为1.5 L,电极面积160 cm2的单室MFCs,设置为超声波强化反应器和对照反应器,进行对比试验.结果表明,采用强度为0.2 W/cm2、频率33 kHz、超声间隔为83 h的超声波对反应器辐照10 min,在反应后期(运行2 880 h后)MFCs与对照反应器相比最大功率密度提高了6%,一个运行周期产生的总电量增加了46.5%;设置超声的反应器库仑效率(CE,Coulombic Efficiency)比对照反应器提高了25.7%.超声波强化反应器中水的pH值最小值比对照pH值最小值低0.2,超声波辐照的反应器氧化还原电位(ORP,Oxidation Reduction Potential) 最小值低于对照反应器ORP最小值34.8 mV. 2个反应器3 000 min对化学需氧量(COD,Chemical Oxygen Demand)的净化效率都达到72.9%,超声波对COD去除贡献不明显,并从低强度超声波对微生物作用的过程方面分析了上述现象.