Св. Иван Рилски” инж. Росен Валериев Иванов
Изтегляне 9.85 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- Таблица 24 .
- 4.2.5 Изследване влиянието на тежки метали върху работата на растителни седиментни микробни горивни клетки
- V. ИЗВОДИ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
- VI. Н аучно-приложни приноси
- VII. Публикации по дисертационния труд Rosen Ivanov
- Rosen Ivanov
Таблица 23. Изменение на перманганатната окисляемост и концентрацията на сулфати и феройони в анолита при протичане на изследваните микробни процеси
Данните за динамиката на перманганатната окисляемост показват, че след едноседмичен период, при всички процеси се наблюдава понижаване на концентрацията на органични вешества. Най-високи стойности на този параметър на седмия ден са установени при протичане на процеси на ферментация на глюкозата и образуването на различни органични киселини във високи концентрации. Данните от микробиологичните анализи (таблица 24) потвърждават протичането на желаните микробни процеси. Добавянето на лесно усвоими източници на въглерод и енергия доведе до нарастване на числеността на всички изследвани групи микроорганизми с 1-2 порядъка. При отсъствие на крайни акцептори на електрони протичаха разнообразни ферментации на глюкозата, като доминатни популации в биоценозата бяха бактерии, ферментиращи въглехидрати с продукция на газ. Денитрифициращите бактерии се характеризираха с най-висока численост (7.0 × 106 cells/ml) при добавянето на нитрати в концентрации, благоприятстващи протичането на денитрификацията. При използването на сулфати като краен акцептор на електрони се отчете рязко повишаване на броя на сулфат-редуциращите бактерии, който достигна до 6.0 × 107 cells/ml в края на експеримента. Броят на Fe3+-редуциращите бактерии бе най-висок при варианта с внесени ферийони под формата на Fe(OH)3.
Данни за измерени електрически параметри на представени на фигура 23. Максимални стойности на напрежение, плътност на тока и плътност на мощността са установени при протичане на процеса микробна сулфат-редукция. Напрежението при отворена верига при този процес е 1120 mV. Максимална плътност на мощността - 11,75 mW/m2 е установена при приложено съпротивление 200 Ω. Максималната достигната плътност на тока е 42,52 mA/m2.
Фигура 23. Сравнение на напрежение и плътност на мощността при протичане на различните процеси Малко по-ниски стойности на горепосочените параметри са установени при протичане на процеса ферментация. Със значително по-ниско напрежение и плътност на мощността се характеризираха процесите фери-редукция и денитрификация, но от фигурата се вижда, че при протичането на тези процеси ефективността на РСМГК се повишават значително в сравнение с изходните електрически параметри на системата, снети при варианта, в който анодната зона е запълнена с вода. От изследваните микробни процеси, протичащи в анодната област най-ниска максимална стойност на плътността на мощността – 7,97 mW/m2 е установена при протичане на просеса денитрификация. Подобни изводи са направени и от цикличните волт-амперни характеристики на РСМГК, свалени при протичането на различните микробни процеси (фигура 24).
При експеримента с начална концентрация на желязото 200 mg/l (Етап 2) бяха установени зависимости (фигура 26), аналогични с получените при предходния етап. От фигурата се вижда, че желязото се отстранява почти напълно, във всички клетки след 72 часа. В края на експеримента в РСМГК Вариант 1 е установена концентрация на желязо под 0,05 mg/l. В останалите варианти се наблюдават остатъчни количества желязо, като най-високата измерена концентрация е в Контролата – 45,4 mg/l. Динамиката на концентрацията на желязото (фигура 26) показва зависимост между скоростта на окисление и активността на процеса фотосинтеза. През светлата част от денонощието, скоростта на окисление на Fe2+ до Fe3+ с последващо утаяване на Fe(OH)3 за различните варианти бе в диапазона 2,8-9 mg/l, докато през нощта скоростта бе в интервала 0,88 – 1,75 mg/l. 
Фигура 26. Динамика концентрацията на желязо в РСМГК-и при Етап II При едновременното внасяне на желязо и манган в РСМГК се наблюдава тяхното последователно отстраняване – първо на желязото, после на мангана Фигури 27 и 28). Този факт може да се обясни чрез действащия известен химичен механизъм за редукция на Mn4+ до Mn2+ при наличие на феройони Fe2+ в средата. Най-бърз спад на концентрацията на желязо е установен в РСМГК Вариант 1, където на 48-ия час концентрацията на този замърсител е под 0,05 mg/l. На 52-ия час желязото е отстранено напълно във всички варианти, освен в контролата, където концентрацията на желязо се запазва висока и до 72-ия час – 19,06 mg/l. 
Фигура 27. Динамика концентрацията на желязо в РСМГК-и при Етап III 
Фигура 28. Динамика концентрацията на манган в РСМГК-и при Етап III Аналогични са и получените резултати за динамиката на концентрациите на мангана – най-бързо той се отстранява в РСМГК Вариант 1. На 72 – ия час, концентрацията в нея е 0,11 mg/l. Във Вариант 2, 3 и 4 също са измерени ниски концентрации на манган ( 1,15 mg/l, 3,16 mg/l и 1,49 mg/l), докато в Контролата тя е 8,87 mg/l. Отстраняването на мангана от третираните води при рН около 6 се дължи главно на биологичното окисление на двувалентния манган до четиривалентен, с последващо утаяване на MnO2. Последният експеримент е осъществен с разтвор, съдържащ желязо и манган в концентрации съответно 200 и 40 mg/l. 
Фигура 29. Динамика концентрацията на желязо в РСМГК-и при Етап IV От представените на фигури 29 и 30 графики отново се наблюдава най-бързо отстраняване на желязо и манган в РСМГК Вариант 1. Концентрацията на желязо в тази клетка спада до 0,75 mg/l след 80 часа, а тази на манган спада до 0,78 mg/l след 102 часа. Най-високи концентрации на желязото и мангана са измерени в Контролата, като на 120-ия час те са били съответно 30,69 mg/l и 26,3 mg/l. 
Фигура 30. Динамика концентрацията на манган в РСМГК-и при Етап IV В таблица 33 са представени данни за основни химични параметри в повърхностната зона на седиментните клетки при различните етапи на експеримента. Таблица 25. Основни химични параметри в началния разтвор и в края на отделните етапи
От таблица 25 се вижда, че независимо от генерираните протони при хидролизата на желязото, при всички варианти се наблюдава повишаване на рН, което се дължи на протичане на микробни процеси, главно амонификация. Понижената концентрация на желязо в края на етапа води до намаляване електропроводимостта на разтворите и в петте варианта. В края на етапа се наблюдава и повишаване на окислително-редукционния потенциал, На фигура 31 са представени данни от измерените електрически параметри на РСМГК-и в края на всеки етап.
Фигура 31. Сравнение на напрежения и плътност на мощността на различните варианти РСМГК в края на отделните етапи От графиките се вижда, че най-висока ефективност на петте клетки е установена при ниски концентрации на изследваните замърсители (100 mg/l желязо). Малко по-ниска ефективност клетките показват при Етап II, при който началната концентрация на феройоните е 200 mg/l. Добавянето на манган в концентрации 20 и 40 mg/l към разтворите, съдържащи феройони през Етап III и Етап IV значително понижава ефективността на РСМГК-и. Най-ниска ефективност горивните елементи са показали при Етап IV, където началната концентрацията на желязо и манган е била най-висока. По време на всички етапи с най-добри електрически показатели се характеризира РСМГК Вариант 1 – Остра острица, като най-голяма ефективност на клетката бе установена по време на Етап I. Въз основа на получените данни от извършения експеримент могат да бъдат направени следните изводи: - Във всички РСМГК-и се установява повишаване на рН и Eh вследствие протичане на микробни процеси, главно амонификация. - Електропроводимостта на разтворите в катодната област на РСМГК-и намалява, поради утаяването на желязото и мангана - В РСМГК с вегетираща Oстра острица (Carex acuta) окислението на желязото и мангана протича с най-висока скорост, което се констатира по динамиката на тежките и при четирите етапа на експеримента. - С най-добри електрически показатели се характеризира РСМГК Вариант 1 – Oстра острица (Carex acuta), като най-голяма ефективност на клетката бе установена при третиране на разтвор с най-ниска концентрация желязо. - Въз основа на измерените електрически параметри в началото и края на всеки етап, може да се направи извода, че тежките метали оказват негативно влияние върху ефективността на РСМГК-и. Това се потвърждава и от направеното сравнение на ефективността на клетките при различните етапи. С нарастване концентрацията на добавените тежки метали, ефективността на клетките намалява. Най-добра ефективност те са показали по време на Eтап I, където в началния разтвор е добавено желязо в концентрация 100 mg/l. V. ИЗВОДИ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
VI. Научно-приложни приноси
VII. Публикации по дисертационния труд Rosen Ivanov, Svetlana Bratkova, Anatoliy Angelov, 2016, Analysis of the sediment microbial fuel cells operation, planted with different vegetation, Аnnual of the University of Мining and geology “St. Ivan Rilski”, Mining and Mineral processing, Vol. 59, Part II, 147 – 151, ISSN 1312-1820 Rosen Ivanov, Svetlana Bratkova, Anatoliy Angelov, Katerina Nikolova, 2016, Influence of various microbial processes in the anodic area on the effectiveness of plant sediment microbial fuel cell, CONFERENG 2016, University of Targu Jiu ”Constantin Brancusi”, November 4-5, ISSN 1842-4856 Rosen Ivanov, Svetlana Bratkova, Anatoliy Angelov, 2016, Analysis of the efficiency of microbial fuel cells based on sulfate-reduction process, integrated in anaerobic wetlands, Annual of Sofia University “St. Kliment Ohridski, Faculty of Biology, Book 4, Volume 102, Youth Scientific Conference "Kliment`s days”, Sofia Каталог: docs -> N Juri -> rosen%20ivanov%20doctor N Juri -> Конкурс за професор по Професионално направление Науки за земята N Juri -> Конкурс за професор по научно направление 8 „проучване, добив и обработка на полезни изкопаеми" специалност „минно строителство" N Juri -> И. Паздеров І. Дисертация и публикации, които са части от дисертационния труд N Juri -> 19. Резюмета на трудовете, с които кандидатът участва 7а. Научни публикации до получаване на онс „Доктор“ (научна степен „Кандидат на техническите науки“), 1978-1988 г N Juri -> Конкурса за получаване на научното звание "професор" по Професионално направление „Проучване, добив и обработка на полезни изкопаеми" N Juri -> Конкурс за академичната длъжност „професор" по професионално направление Проучване, добив и обработка на полезни изкопаеми, специалност "Техника и технология на взривните работи" за нуждите на катедра Подземно строителство N Juri -> С п и с ъ к на научните и научно-приложните трудове на доц д-р Венелин Желев Желев N Juri -> Конкурс за академичната длъжност „професор" по професионално направление Икономика, специалност „Икономика и управление по отрасли" N Juri -> Моделиране показатели на находища на подземни богатства и свързани с тях обекти чрез компютърни системи Изтегляне 9.85 Mb. Сподели с приятели:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
