基于MFC的PVDF -g- PSSA质子交换膜污染机理解析

作者：李陈^*; 王磊; 李脆脆; 王旭东; 张全

来源：膜科学与技术, 2019, 39(06): 8-15.

DOI：10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2019.06.002

• 微生物燃料电池
• PVDF-g-PSSA
• 质子传导率
• 耗散型石英晶体微天平
• 优势污染物

使用聚合物本体接枝改性,将对苯乙烯磺酸钠(SSS)接枝到臭氧预活化的聚偏氟乙烯(PVDF)主链上,制备了PVDF-g-PSSA质子交换膜。利用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)与石英芯片覆膜技术解析了模拟污染物牛血清蛋白(BSA)与海藻酸钠(SA)以及胞外聚合物(EPSs)在膜表面的吸附作用机理.研究了微生物燃料电池(MFC)连续运行6个月后膜面污染层和阳极室微生物EPSs的主要成分及膜污染对系统产电性能的影响.QCM-D结果表明,随着接枝率升高,对应膜表面BSA和SA的吸附量减小,而BSA的吸附量远大于SA的吸附量,说明BSA是引起质子交换膜污染的优势污染物;当PVDF/SSS质量比为1∶5时,制得PVDF-g-PSSA膜的质子传导率为0.046 S/cm,膜的物化性能和抗污染性能最优;膜污染导致MFC的产电电压和最大功率密度显著降低;膜面污染层EPSs中多糖和蛋白质的含量远高于阳极室污泥EPSs,说明膜面污染层EPSs中的蛋白质在膜污染形成中起到了主要作用.

• 单位
  河南师范大学; 西安建筑科技大学