Skip to main content
SUPERVISOR
TAYEBEH BEHZAD,Ali akbar Dadkhah
طیبه بهزاد (استاد مشاور) علی اکبر دادخواه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arash Moosavi
آرش موسوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
In this study, the treatment of oily wastewater from Isfahan refineries and consequently power generation were obtainedusing a single-chamber microbial fuel cell.Oily wastewaters contain water soluble hydrocarbons like toluene, benzene, phenol, and branched alkanes. These undegradable components are harmful and dangerous for environment. Aerobic and anaerobic biological treatment methods areconventional procedures to solve these problems. A batch single chamber microbial fuel cell with annular anode wasused in this project. Total volume of microbial fuel cell was 90 cm 3 . The annular single chamber microbial fuel cell(ASCMFC) consists of a vertical Plexiglas cylinder with 3 cm long, 7.1 cm internal and 9 cm external diameters. The anode electrode (57 cm ×2 cm) was made of stainless steel mesh (400) as a porous surface with copper and graphite coating to create high electric conductivity. Carbon cloth (3 cm × 11.5 cm) was used for cathode. Carbon- platinum (40%) and nafionsolution (5%) were employed as catalyst and proton exchange membrane. After coating anode with graphite and copper dyes, anode was wrapped around the cathode. The anaerobic sludge (from Isfahan municipal wastewater treatment plant) and agricaltural water were employed as source of microorganisms in the cell. The sludge was feeded 95 days with vitamin and mineral solution and organic oily wastewater, asnutritionsmicroorganisms. The oily wastewater had 6000 mg/L COD which must be decreased to 1290 mg/L to reduce thelag phase in biofilm formation. Based on theopen circuit voltage results, the suitable distance between the anode and the cathode electrodes andpH were obtained to be 0.8 cm and 6.5 - 8.5, respectively. The open circuit voltage wasdetermined to be 767 mV and 572 mV for graphite and copper electrodes, respectively. Furthermore, the maximum power generation of 7.5 W/m 3 at 100 ? resistance and 4 W/m 3 at 200 ? resistance was achieved for graphite and copper electrodes, respectively,while the maximum current in 100? resistance for MFCs was 2.6 mA and 1.54 mA for graphite and copper electrodes,respectively. Microbial fuel cell power generator was characterized based on the polarization behavior and cell potentials. The internal resistances were 100?and 200? for graphite and copper electrodes, respectively. After 72 hours, COD and BOD 5 were reduced91.7% and 90% for graphite and 83.3% and 82.6% for copper. The columbic efficiency was obtained to be 29.71% by graphite electrode. Keywords: Anaerobic sludge, Copper electrode, Farm brook water, Graphite electrode, Oily wastewater, Single chamber microbial fuel cell,
به عنوان روش های معمول در تصفیه به کار گرفته می شوند. در این پژوهش از یک پیل سوختی میکروبی تک محفظه ای حلقوی بهصورت ناپیوسته استفاده شد. بدنه پیل سوختی میکروبی از جنس پلکسی گلاس ساخته شد. حجم کل محفظه پیل سوختی حدود 90 سانتیمتر مکعب بود. پیل سوختی میکروبی تک محفظه ای حلقوی از یک استوانه به ارتفاعcm 3 ، قطر داخلیcm 1/7 و قطر خارجی cm9 ساخته شده است.آند پیل سوختی از جنس استیل ضد زنگ با مش400 و به اندازهcm 57×cm2 انتخاب شد و برای افزایشرسانایی، آند با رنگ های گرافیتی و مسی پوشش دهی شد. از پارچه کربنی (cm 5/11×cm3) برای ساخت کاتد استفاده شد. از کربن پلاتین 40% برای ساخت کاتالیست و از محلول نفیون 5% به عنوان غشای تبادل یون استفاده شد.بعد از پوشش دهی آند با رنگهای گرافیتی و مسی، آند به صورت حلقوی به دور کاتد پیچانده شد. از لجن بیهوازی تصفیه خانه فاضلاب شمال اصفهان و آب نهر کشاورزیبه عنوان منابع میکروارگانیسم استفاده شد.این لجن ها به مدت 95 روز با مواد ویتامینه و مواد معدنی و پساب نفتی که تأمین کننده منابع معدنی و آلی میکروارگانیسم ها هستند، خوراک دهی شد. پساب نفتی دارای اکسیژنخواهی شیمیایی حدود 6000 میلی گرم بر لیتر بودکه برای کاهش زمان مرحله تأخیر فاز در تشکیل زیست لایه، پساب نفتی بعد از رقیق سازی به اکسیژن خواهی شیمیایی 1290 میلی گرم بر لیتر رسید. فاصله مناسب بین الکترودهای آند و کاتد حدود 8/0 سانتیمتر و مقدار pHمناسب برای میکروارگانیسم ها بین 5/6 تا 8 انتخاب شد، که با استفاده از تست ولتاژ مدار باز بهدست آمد.بیشینه ولتاژ مدارباز برای آند گرافیتی 767 میلی ولت و برای آند مسی 572 میلی ولت به دست آمد.در این مطالعه بیشینه چگالی توان برای آند گرافیتی وآند مسی به ترتیب 5/7 و 4 وات بر متر مکعب به دست آمد.همچنین بیشینه شدت جریان برای پیل سوختی میکروبی با آند گرافیتی و مسی به ترتیب 6/2 و 54/1 میلی آمپر در مقاومت 100 اهم به دست آمد.عملکرد پیل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی