吸附废水中苯胺的废菌渣活性炭电化学再生

以废菌渣(MR)为原料,经ZnCl_(2)活化后制得废菌渣活性炭(MRAC),采用电化学方法对吸附苯胺废水产生的饱和MRAC进行再生,考察电流、电解质NaCl浓度、电解时间和pH等因素对于再生效果的影响,并通过正交实验探究最佳的再生条件。结果表明,在pH为5、电流为300 mA、NaCl质量浓度为15 g/L、再生时间为1.5 h的条件下,MRAC再生率高达98.43%,且电化学再生的重复性较好,经6次循环后,再生效果稳定,再生率仍可达87.53%。对再生后和再生前吸附苯胺饱和的MRAC采用FT-IR、BET和SEM进行表征分析,结果表明,再生后的MRAC表面苯胺被脱附,羟基等官能团恢复,BET比表面积和孔容均增加,分别为再生前饱和MRAC的1.54倍和1.36倍,微孔孔径集中在0.4~0.5 nm之间,介孔孔径集中在4 nm处。电镜图像显示电化学再生过程对MRAC的表面结构没有明显损伤,且再生后的MRAC具有丰富的孔结构。

改性生物质活性炭空气阴极MDC性能及微生物分析

构建了三室空气阴极微生物脱盐燃料电池(MDC)系统处理榨菜废水。对比了3种阴极催化剂(商品化铂碳(Pt/C)、载锰改性废菌渣活性炭(Mn-MRAC)、铁锰改性废菌渣活性炭(Fe/Mn-MRAC))的MDC产电、脱盐性能及阳极生物膜微生物群落的差异。结果表明,在产电与脱盐性能方面,Mn-MRAC在外电阻1000Ω的负载下,输出电压、最大功率密度、库伦效率和脱盐速率分别为574 mV、2.59 W/m^3、(26.0±0.9)%和5.39 mg/h,其效果与Pt/C相似,但成本大大降低。Fe/Mn-MRAC的效果则与上述2者相差较大。这为用单金属元素锰改性废菌渣活性炭替代商用铂碳成为空气阴极催化剂提供了实践支持。高通量测序分析表明,3组MDC系统的阳极生物膜中产电菌种类相似但丰度不同,分别为80.93%的(Pt/C)、78.75%的(Mn-MRAC)和72.09%的(Fe/Mn-MRAC)。水解发酵菌属为榨菜废水MDC阳极的核心微生物群落。同时在3组阳极生物膜中发现了反硝化菌属,证明阳极可能存在反硝化反应。