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全球已成功开发了数十种中试规模的微生物燃料电池(MFCs)装置,用于处理各种类型的废水

已有 1235 次阅读 2024-6-19 19:20 |系统分类:科普集锦

最近,北京大学杨武霖和哈尔滨工业大学何伟华、Yan Tian等人综述了微生物燃料电池(MFCs)在废水处理中的最新进展,特别是分离器的发展和试验规模MFCs的实用性。MFCs作为一种环保和能效高的废水处理技术,因其同时去除污染物和收集能量的能力而受到广泛关注。文章重点分析了分离器的配置,指出分离器的可用性和配置是决定这些设备经济可行性、效率、可持续性和可操作性的关键因素。

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分离器的演变经历了从离子选择性到非离子选择性,从不渗透到渗透,以及从非生物到生物的几个阶段。同时,分离器的成本在降低,可获得性在增加。特别是,使用生物分离器的新型MFCs在废水处理效率和资本成本方面优于使用非生物分离器的设备。文章对大于100升的试验规模MFCs进行了全面的回顾,并得出结论,当废水处理是最高优先级时,液体阴极配置的密集堆叠更为有利。使用可渗透的生物分离器可以确保MFCs内部的水动力学连续性,简化反应器的配置和操作。

此外,文章还系统比较了试验规模MFC设备与传统的分散式废水处理过程,发现MFCs显示出可比的成本、更高的效率、长期稳定性以及在减少碳排放方面的显著优势。分离器的发展极大地促进了MFCs的可用性和实用性,未来将在各种废水处理场景中发挥重要作用。

文章还讨论了微生物电化学技术(MET)作为传统能源密集型废水处理过程的替代品,因其同时去除污染物和收集能量的能力而受到关注。过去十年中,电子传递机制分析、低成本材料开发、创新结构设计、设备放大构建以及操作和调节方面取得了显著进展。研究人员致力于提高MFCs的技术和工程性能,提出了模块化设计以最大化电力生成,开发了“密集堆叠”结构以最小化“尺寸效应”,并应用生物阴极以提高稳定性。

最后,文章提出了未来展望,预计MET将在实现低碳排放目标方面解决一系列棘手的环境问题,并为废水处理提供新的技术生态链,包括碳足迹分析、生命周期评估(LCA)、流程设计标准等,以实际实现真正的环境效益。

Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 22, 9471–9486

https://doi.org/10.1021/acs.est.4c03169



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