铁空气电池产电同步絮凝除磷性能及影响因素研究

韩晓禹，曲有鹏，刘峻峰，冯玉杰

(1.哈尔滨工业大学 环境学院，黑龙江 哈尔滨 150090；2.哈尔滨工业大学 生命科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

随着中国城市化和工业化的发展，磷的过量排放导致水体富营养化越来越严重[1-2]。常用的废水除磷的方法有生物法、沉淀法、结晶法、吸附法等[3-6]。电絮凝除磷技术由于具有设备简单、污泥产率少、不添加药剂等优点而备受关注[7-9]。电絮凝的缺点是能耗高，电极板长期使用易钝化降低反应效率等[10-11]。金属空气电池阳极反应与电絮凝阳极反应相似，向外输出电能同时具有絮凝作用[12-14]。本研究构建铁空气电池絮凝反应器，利用模拟废水考察不同初始条件对铁空气电池絮凝除磷效果及产电性能的影响，利用生活污水验证电池絮凝处理实际废水可行性，为金属空气电池絮凝技术应用提供数据支撑。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

KH2PO4，优级纯；NaCl、盐酸、氢氧化钠等均为分析纯；生活污水，取自哈尔滨工业大学二校区(电导率1 030～1 140 μS/cm，磷酸盐浓度3.1～5.6 mg/L，pH值7.4～7.6，浊度31.0～35.4 NTU)。

WTW pH 7110 pH计；WTW Cond 7200电导率仪；Hach 2100N浊度仪。

1.2 实验方法

铁空气电池絮凝反应器是由有机玻璃制成的长方体反应器(图1)，总体积为80 cm3(5 cm×2 cm×8 cm)。空气阴极为催化层、不锈钢网及扩散层组成的辊压阴极，由活性炭、PTFE及不锈钢网按照辊压阴极方法制成[15]，有效面积40 cm2。阳极为铁网(40目)，阳极面积与阴极相同，铁网使用前在 1 mol/L HCl中浸泡5 min除锈，清水淋洗后在无水乙醇中浸泡10 min 除油，再利用去离子水反复清洗，晾干后进行实验。

图1 金属空气电池实验装置图Fig.1 Schematic diagram of iron-air battery