摘要：构建一种新型三室微生物脱盐电池(MDC),研究其脱盐产电并同步处理污染废水的效果。结果表明,阳极室为葡萄糖溶液,中间室盐溶液浓度5 g/L,阴极室为铁氰化钾溶液,闭合体系瞬时获得最高电压650 mV,同时脱盐效果良好,该MDC成功启动。
其后,阴极室以重金属铬(200 mg/L)废水作为电子受体,中间室初始盐浓度为20 g/L、35 g/L,Cr(Ⅵ)平均还原率分别为1.06 mg/(L•h)和0.64 mg/(L•h),两者Cr(Ⅵ)的去除率均能达到80%以上,脱盐率分别为81.64%(20 g/L)和88.95%(35 g/L)。中间室盐浓度20 g/L时,获得最大输出电压466.6 mV,最大体积功率密度98.6 mW/m3,最佳内阻655.8 Ω,库仑效率1.16%。表明该MDC系统具有良好的脱盐效果和处理废水效果。
我国海洋资源丰富，而淡水资源匮乏。海水淡化技术作为获得淡水资源的有效方法之一，越来越受到人们的广泛关注，但是目前主要的脱盐技术如多级闪蒸、低温多效蒸馏和反渗透等均属于能源密集型，都需要耗费大量能量。虽然可再生能源如风能、太阳能、地热、新型膜的发展已降低了能源的消耗'，但仍需要能源的输入，如反渗透体系脱盐最低还需要2.0kwh/m3的能量。
微生物燃料电池（MFC）作为一种生物电化学体系，可以直接利用污水中的有机物产生电能而不需要额外介质，并同时处理污水。一种新型生物电化学体系微生物脱盐电池（MDC）被用于产电和淡化盐水，该脱盐体系基于微生物燃料电池由阳极室、中间室和阴极室构成，中间室进行盐水的淡化而不需要额外的能量输入或是高的渗透压。
该MDC系统的工作原理为阳极室底物在微生物的作用下被氧化，产生电子、质子及代谢产物，电子经由外电路到达阴极；产生的质子被贴近阳极的阴离子交换膜阻挡不能迁移至阴极室，阳极室电荷由此失衡，为维持电荷平衡，中间室的阴离子就会通过阴离子交换膜到达阳极。另一方面电子经由外电路到达阴极会消耗阴极室的正离子，当阴极室的正离子被消耗尽，中间室的正离子就会通过阳离子交换膜到达阴极，以维持电荷的平衡。这样在无任何外界能量输入的情况下，中间室的盐水被淡化。
重金属污染尤其是铬污染作为最严重的环境问题之一，已引起人们的广泛关注。铬在自然界中主要以三价铬和六价铬形态存在，其中六价铬毒性最大。目前，国内外处理铬废水最常用的是化学还原和电化学还原方法，但存在一些耗费高或是后续处理要求高的问题。
MDC脱盐产电，通常阴极采用氧气、铁氰化钾作为电子受体，而这可能仅仅起到连接电路的作用。MFC处理重金属铬废水是一种低能耗、有前途的技术，MDC是在MFC基础上构建，设想MDC在产电脱盐同时其阴极也可用于处理污染废水，实现以废治废，在减少MDC运作成本的同时带来一定的环境效益。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
因此，本实验设计并启动一个MDC扩大模型（阳极室、中间脱盐室和阴极室内部容积分别为430、120和430mL）探讨其脱盐同时对污染废水如重金属铬废水的处理效果。
1实验装置与方法
1.1MDC的构建
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