镁燃料电池处理海水富营养化的可行性研究.pdf

第 39 卷第 4 期 化学反应工程与工艺 Vol 39,No 4 2023 年 8 月 Chemical Reaction Engineering and Technology Apr.2023 收稿日期收稿日期：2021-10-14；修订日期修订日期：2022-10-19。作者简介作者简介：黄隆隆（2000），男，本科生；陈 东（1965），男，高级工程师，通讯联系人。E-mail:。基金项目基金项目：国家级大学生创新创业训练计划立项资助项目（202110340044）。文章编号：文章编号：10017631(2023)04035607 DOI:10.11730/j.issn.1001-7631.2023.04.0356.07 镁燃料电池处理海水富营养化的可行性研究镁燃料电池处理海水富营养化的可行性研究 黄隆隆，斯 琴，黄嘉璇，叶文馨，陈 勇，陈 东 浙江海洋大学，浙江省石油化工环境污染控制重点实验室，浙江 舟山 316000 摘要：摘要：针对我国近海水域内富营养化程度加深的现状，围绕水体富营养化的核心问题，即高浓度的 N 和 P 元素去除，本工作以燃料电池反应机理与置换反应原理为依据，提出发电过程结合脱除N和P并合成MgNH4PO4的思路，设计了反应路线。以含 N 和 P 水体作为镁燃料电池电解质，通过镁燃料电池的离子反应将水体内正铵离子、磷酸根离子与镁离子结合生产 MgNH4PO4产品。同时探究本实验 MgNH4PO4的生成机理，并通过数据分析初步判断其处理海水富营养化有较好的效果且镁燃料电池工作时输出稳定，具有一定的可行性。关键词关键词：镁燃料电池镁燃料电池 氮氮 磷磷 磷酸铵镁磷酸铵镁 海水海水富富营养化营养化 中图分类号中图分类号：X55 文献标识码：文献标识码：A 随着我国近海经济快速发展，各类生产污水尤其是含有大量 N、P 以及其他无机盐类工业生产污水、海水养殖废水等排放到海水中造成近海水体中的营养物质增多，引发赤潮等海水富营养化现象1-2。传统水体治理技术主要有物理法、化学法、环境因子调控法和生物技术法等3-7，物理机械法适用于藻类和水草严重泛滥的富营养化水体，无法从根本上控制水体的富营养化；化学法处理成本较高且容易造成二次污染；环境因子调控法存在遮光材料成本高、寿命短的缺点，限制了该项技术的广泛应用8。目前脱除 N 和 P 的主流途径为生物技术法9-10，但该方法存在起效时间长、易造成水体溶解氧下降等问题。因此，需探寻一种更为清洁、快速的富营养化处理方式。镁燃料电池11-13作为一种新型高能电源，其动力来自于自供应和海水流动，在产生电能的同时无碳排放，可广泛应用于遭受污染的海洋、河流等水体。富营养化海水中富含大量的 N 和 P 元素，可进行回收再利用生产多种产品。因此，基于产物既能在燃料电池反应中快速获得，又易分离，且是高附加值产物的思路，发现 MgNH4PO4可作为理想的目标产物。MgNH4PO414-15作为一种高效的肥料被广泛运用于农业作业中。磷酸铵镁溶解性小，不伤作物根系，能够满足作物不同时期的养分需求，增强作物抗病能力，提高农作物的产量和品质，能有效减少土壤氮素淋洗损失，减少温室气体排放，并具有缓解土壤酸化等作用，是一种优良的缓释肥料16。如果将富营养化海水作为其 N 和 P 来源，只要引入 Mg 元素，即可将原本需要耗能处理的污水用作 MgNH4PO4制备的原料。本工作基于燃料电池反应机理，以富营养化海水为镁燃料电池电解质，在发电同时对富营养化海水进行脱氮磷处理，探索通过该方法得到可利用的 MgNH4PO4产品的可行性，寻找一种既可降低海水体中 N 和 P 浓度又不会造成二次污染、且可将海水体内氮磷资源化的新方法，同时也为处理富营养化海水体的研究提供一定的数据基础。第39卷第4期 黄隆隆等.镁燃料电池处理海水富营养化的可行性研究 357 1 实验部分实验部分 1.1 实验电极材料及电极反应实验电极材料及电极反应 实验阳极材料为 AZ61 镁板（规格为 100 mm 170 mm 10 mm），其元素组成见表 1，阴极材料由电极复合基体经过相应处理制作为气体扩散极。表表 1 AZ61 镁板内各元素质量分数镁板内各元素质量分数 Table 1 Mass fraction of each element in AZ61 magnesium plate Element composition Al Zn Mn Si Cu Fe Ni Mg Content(mass fraction),%6.0-7.0 0.5-1.5 0.15-0.5 0.01 0.05 0.05 0.05 Bal Note:Bal is the mass fraction of remainder.气体扩散阴极处理方法为：取 10 mL 质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液（PTFE）于 50 mL 烧杯中，称取 1 g 二氧化锰倒入烧杯中与 PTFE 乳液搅拌均匀后涂抹在电极复合基体上，放置于烘箱中干燥 3 min 取出并粘合在一有机玻璃盒正面空心处作为阴极。镁合金阳极和空气扩散极置放在电解池中，阳极上镁失去 2 个电子变成 Mg2+，阴极上氧气和水生成 OH-，然后生成的镁离子与氢氧根离子结合生成 Mg(OH)2，电池的反应原理及反应方程式见表 2。表表 2 镁燃料电池电极反应式镁燃料电池电极反应式 Table 2 Electrode reaction equation of magnesium fuel cell Reaction category Reaction formula Equilibrium potential/V Anodic reaction MgMg2+2e-2.37 Cathodic reaction 1/2O2+H2O+2e-2OH-+0.40 Total battery reaction Mg+H2O+1/2O2Mg(OH)2+2.77 1.2 实验装置及方法实验装置及方法 将海水进行过滤、净化后作为海水基液，取 2.5 L于容器中，调整溶液 pH 值为 8.5，配制 0.05 mol/L 的(NH4)3PO4溶液。对镁阳极进行打磨处理，将镁阳极与气体扩散电极放置在溶液内，保持板间距为 0.6 cm，将电线相接，并用万用电表测试电池电压与电池电流数据，镁燃料电池结构情况如图 1 所示。考虑到初始阶段可能因电极润湿接触不完全导致反应不够平稳，因此先反应1.5 h，后每隔 1 h 将容器内沉淀抽滤，干燥，称量保存并计算磷酸铵镁产率，滤液放回容器内继续反应，直到溶液中 PO43+消耗完，共计 13 组。同时考虑到随着反应进行，溶液内铵根在被消耗的同时有部分氨水挥发，因此加入少量氨水，查看反应是否依旧稳定进行。以 P 的去除率表示镁燃料电池反应与磷酸铵镁生成反应的联合情况。根据产物分析，氨根离子和磷酸根离子未反应完时产物中仅有磷酸铵镁，因此可用产物质量推算磷的去除率，计算式为：pPcal=100%mm（1）图 1 镁燃料电池组装 Fig.1 Magnesium fuel cell assembly 358 化学反应工程与工艺 2023年8月 calP=mC VM（2）式中：P为 P 的去除率，%；mp为累计滤出沉淀质量，g；mcal为理论上可产出 MgNH4PO4的总质量，g；CP为电解液内磷酸根浓度，其值为 0.05 mol/L；V 为电解液体积，其值为 2.5 L；M 为 MgNH4PO4的分子量，其值为 137 g/mol。2 结果与讨论结果与讨论 2.1 实验现象实验现象 随着反应时间的延长，镁阳极与空气阴极之间溶液变得愈加浑浊，且有微小颗粒沉淀悬浮在电解液中，同时容器内不断产生细小的气泡。另外，发现镁板上出现较为均匀的腐蚀，镁板附近出现白色泡沫，底部出现白色沉淀物。溶液大概在 1020 min 静置沉淀完全，沉淀部分也较为疏松。2.2 反应时间对镁海水电池电流、电压及去除率的影响反应时间对镁海水电池电流、电压及去除率的影响 图 2 和图 3 分别为镁燃料电池电压和电流量随时间变化曲线（在反应 8 h 后每隔 1 h 添加 3 mL 质量分数为 25%的氨水）。由图 2 和图 3 可知，该电池的电压值基本稳定在 1.21.3 V，与单独镁海水电池电流反应的时间与电压影响趋势相近18。电池的电流在 08 h 不断减小，在加入氨水后电流趋于稳定。这是由于电流和离子总量呈正相关，随着反应进行，电解液内离子总量减少使得电流下降，加入氨水后，电池电解液的离子浓度提高，因此电流趋于平稳。-2024681012140.81.01.21.41.61.8Voltage/VTime/h-2024681012145060708090100110120130Electric current/mATime/h 图 2 电压随时间的变化 Fig.2 Change of voltage with time 图 3 电流随时间的变化 Fig.3 Change of Current with time 电压稳定性可由能斯特方程见公式（3）解释。通过电极电势分析电池电压，可将该燃料电池还原型一侧离子浓度视为 1，电池电压与氧化型一侧镁离子浓度（Coxidation）呈正相关，而 Mg2+由镁板溶解后的大部分直接与电解液内的铵根、磷酸根离子结合，使得镁离子在数值上并未大幅度变化，因此本实验的电压在数值上也较为稳定。reductionoxidati298.15 K298.15 Kon0.059 2=lgECZCE（3）式中：E298.15 K为 298.15 K 下测得的电极电势，V；E298.15 K为 298.15 K 下测得的标准电极电势，V；Z 为转移电子数；Creduction为还原型一侧离子浓度，mol/L；Coxidation为氧化型一侧离子浓度，mol/L。图 4 为 P 去除率随时间的变化情况。由图可知，随着反应时间的延长，P 元素去除率近似呈线性增加，这是因为镁电极失去电子生成 Mg2+的速率是一定的。由于 P 元素去除率计算是以产物只有 MgNH4PO4 第39卷第4期 黄隆隆等.镁燃料电池处理海水富营养化的可行性研究 359 为前提，倒推 P 元素质量进行计算，第 12 组数据未达到 100%，而第 13 组数据超出 100%，说明在最后的反应时间内磷酸铵镁可能已经沉淀完全，并产生了其他沉淀产物如氢氧化镁，联合反应发生变化，本工作只考察联合反应情况，故实验结束。2.3 联合反应对镁燃料电池电极反应的影响联合反应对镁燃料电池电极反应的影响 镁燃料电池主要产物为 Mg(OH)2，而通过(NH4)3PO4的溶液和 Mg(OH)2制备 MgNH4PO4，是最简单且最直接的制备方法，其反应方程式见式（4），但该反应过程需要不断通入氨气进行氨化制得MgNH4PO4，且其在工艺操作上较为繁琐17。23344422Mg(OHNHH POMgNH POH OH O）（4）本工作采用镁燃料电池对富营养化海水进行处理同时产出磷酸铵镁，即认为是将镁燃料电池的阳极反应与制备磷酸铵镁方程式相结合，直接在镁阳极产出 MgNH4PO4沉淀。推测利用镁燃料电池处理含 N 和 P 海洋污水产出磷酸铵镁发生在阳极，其反应方程式为式（5），而阴极反应式为式（6），后续将进一步验证该过程。34444MgNHPOMgNH PO2e（5）2423O4NH4e2H O4NH（6）本工作采用的电解液为碱性，联合反应后，反应过程理论上可能存在 3 种反应：第 1 种为联合反应失败，产物为 Mg(OH)2；第 2 种镁燃料电池先反应，生成 Mg(OH)2，后继续反应生成 MgNH4PO4，产物为MgNH4PO4和Mg(OH)2混合物；第3种电极反应变化，直接生成MgNH4PO4，产物为MgNH4PO4。为了对产物进行定性分析，每间隔 1 h 取出沉淀产物进行 X 射线衍射（XRD）表征，由于前 12 组所取沉淀物的 XRD 曲线相近，最后 1 组 XRD 曲线与前 12 组有所区别，因此仅列出第 1，7，12 和 13组产物的 XRD 图谱，结果如图 5 所示。产物的 XRD 图谱与 Mg(OH)2和 MgNH4PO4的标准卡片进行对比，并未发现 Mg(OH)2的特征峰，在 2 为 20.8，30.6 和 33.2 附近出现了 MgNH4PO4特征峰衍射峰，说明反应 1.5 h 后生成了 MgNH4PO4。图 5（b）和图 5（c）XRD 图谱结果基本与图 5（a）一致，仅有MgNH4PO4特征峰，而图5（d）中，产物在2为33.0，58.2 和 68.6 附近出现了 Mg(OH)2的特征峰。说明在该时间段 MgNH4PO4已经沉淀完全并开始产生Mg(OH)2沉淀。因此，初步判定在电化学反应过程中直接生成 MgNH4PO4，而非 Mg(OH)2。为进一步验证电化学反应过程中 MgNH4PO4的生成机理，通02468101214020406080100P removal rate,%Time/h 图 4 P 去除率随时间的变化 Fig.4 Change of P removal with time from the 8th hour,3 mL of 25%ammonia water was added to the electrolyte every 1 h 203040506070802/Mg(OH)2(d)MgNH4PO4(b)(c)(a)图 5 沉淀产物 XRD 图谱 Fig.5 XRD spectrum of precipitated products(a):0-1.5 h;(b):6.5-7.5 h;(c):11.5-12.5 h;(d):12.5-13.5 h 360 化学反应工程与工艺 2023年8月 过溶度积原理进行验算。式（7）和式（8）为根据 MgNH4PO4和 Mg(OH)2的溶度积进行相应计算的公式。2sp,Mg(OH262Mg 5.69 10OH）K（7）44sp,MgNH PO2112344Mg 3.33 10Mg NH PO K反应（8）44sp,MgNH PO3344442+NH PO NH PO MgK消耗消耗（9）式中：Mg2+为在本实验条件下，反应初始时形成 Mg(OH)2所需沉淀的镁离子浓度，mol/L；OH-为溶液初始氢氧根离子浓度，pH 值为 8.5 时其值为 3.16 10-6 mol/L；Mg2+反应为在本实验条件下，反应初始时欲使 MgNH4PO4发生沉淀的镁离子浓度，mol/L；NH4+为铵根离子初始浓度，其值为0.15 mol/L；PO43-为磷酸根离子初始浓度，其值为 0.05 mol/L；44sp,MgNH POK和2sp,Mg(OH）K分别为MgNH4PO4和 Mg(OH)2的溶度积，本实验温度下 Mg(OH)2和 MgNH4PO4溶度积分别为 1.8 10-11和2.5 10-13；NH4+消耗，PO43消耗分别为当Mg2+=Mg2+反应时，NH4+与PO43-被消耗的浓度，mol/L。在反应初始阶段，由式（7）和式（8）可知，Mg2+反应数值小于Mg2+，说明反应起始时 MgNH4PO4先发生沉淀。且由式（6）可知，随着反应的进行，电解液内 OH，NH4+，PO43-的浓度下降。若欲产生 Mg(OH)2沉淀，则需Mg2+Mg2+反应。取当Mg2+反应数值不断上升至Mg2+数值时为临界条件。由式（7）和式（8）可得出式（9）。从而可得出PO43-消耗为 1.87 10-3 mol/L，P为 96.26%。而由表 3可知在第 12 组，P为 94.33%，且对应的 XRD 图显示未产生 Mg(OH)2沉淀。而在第 13 组中 P为 102%，同时在 XRD 图中发现了 Mg(OH)2沉淀的峰，说明产生了 Mg(OH)2沉淀使得 P数值超过 100%。在 8 h 加入浓氨水之前，由于电解液为碱性，会抑制磷酸根水解，HPO42-，H2PO4-和 H3PO4等离子浓度极低，因此在计算时可忽略不计，根据文献19可知，电解液内 N 和 P 元素主要由 NH4+和 PO43-提供。联合上文计算可认为 8 h 后加入少量浓氨水，溶液内 NH4+浓度上升，使得沉淀溶解平衡更加偏向生成 MgNH4PO4沉淀，且 OH-浓度下降程度极小，对沉淀溶解平衡近乎无影响。因此可推断反应过程中先产生 MgNH4PO4沉淀，且理论上当 P 元素去除率达到近 96.26%时产生Mg(OH)2沉淀。因此可证明联合反应后电极反应发生变化，正负极电极反应分别为式（5）和式（6）。2.4 联合反应的稳定性联合反应的稳定性 将电解液内反应每小时 MgNH4PO4产率与平均产率相对比，结果见表 3。由表 3 可知，反应前 2.5 h的产率偏大，2.5 h 后产率偏差基本小于 15%。前两组产率偏大可能是由于初始浓度较高，电极初次使用导致不稳定。反应 2.5 h 后的数据可能是在过滤时电极等处存在残留未收集，而留存到下次过滤时收集等原因导致一定测量偏差。从第 8 h 起，加入少量氨水后 MgNH4PO4单位时间内的产率出现波动，但基本在 15%范围内，其主要原因是加入氨水后使得电解液内局部 NH4+浓度分布不均匀，造成了产率数值波动。但该差异仍在可接受范围内，认为产率基本稳定。因此，认为在联合反应进程中MgNH4PO4产率是稳定的。由于本实验进程中是将沉淀进行抽滤称重，可能存在一定的测量误差，未来若采用更加精确的测量方法应有更准确的实验结果，可为将来进一步的放大测试提供一定的参考。第39卷第4期 黄隆隆等.镁燃料电池处理海水富营养化的可行性研究 361 表表 3 磷酸铵镁产磷酸铵镁产率率及其及其相对相对偏差偏差 Table 3 MgNH4PO4 yield and its deviation No.Time/h MgNH4PO4 yield/(g h-1)Deviation No.Time/h MgNH4PO4 yield/(g h-1)Deviation 1 0.0-1.5 0.801 48.88%8 7.5-8.5 0.432-19.68%2 1.5-2.5 0.646 20.09%9 8.5-9.5 0.548 1.82%3 2.5-3.5 0.547 1.73%10 9.5-10.5 0.455-15.32%4 3.5-4.5 0.480-10.84%11 10.5-11.5 0.570 5.97%5 4.5-5.5 0.488-9.33%12 11.5-12.5 0.531-1.23%6 5.5-6.5 0.485-9.85%13 12.5-13.5 0.536-0.30%7 6.5-7.5 0.478-11.15%3 结结 论论 a）联合反应在无外界影响的情况下，镁燃料电池的工作电流、P 去除率均与反应时间基本成线性关系，偏差基本小于 15%，联合反应较为稳定。根据溶度积原理计算，联合反应 P 去除率理论值可近似达到 96.26%，实验结果表明实际 P 去除率高于 94.33%，说明在处理含富营养化海水时有很好的效果。b）镁燃料电池在发电同时对富营养化海水进行脱氮磷处理，并合成可利用的 MgNH4PO4产品，其阳极反应式为+34444Mg+NH+POMgNH PO+2e-，阴极反应式为2423O4NH4e2H O4NH。参考文献：参考文献：1 林晓娟,高姗,仉天宇,等.海水富营养化评价方法的研究进展与应用现状J.地球科学进展,2018,33(4):373-384.LIN Xiaojuan,GAO Shan,JI Tianyu,et al.Researching progress and application status of eutrophication evaluation method of seawaterJ.Advances in Earth Science,2018,33(4):373-384.2 陈曦,徐玉山.浅谈赤潮的危害以及治理方法J.中华环境,2022(8):42-44.CHEN Xi,XU Yushan.On the harm of red tide and its control methodsJ.Chinese Environment,2022(8):42-44.3 李安峰,潘涛,杨冲,等.水体富营养化治理与控制技术综述J.安徽农业科学,2012,40(16):9041-9044,9062.LI Anfeng,PAN Tao,YANG Chong,et al.Review of the treatment and control techniques of water eutrophicationJ.Journal of Anhui Agricultural Sciences,2012,40(16):9041-9044,9062.4 李小波,叶兴刚,杨洋,等.采用化学法治理景观湖蓝藻的研究J.湖北工业职业技术学院学报,2022,35(5):69-72.LI Xiaobo,YE Xinggang,YANG Yang,et al.Study on the treatment of cyanobacteria in landscape lake by chemical methodJ.Journal of Hubei Polytechnic,2022,35(05):69-72.5 王敏,张晖,曾惠娴,等.水体富营养化成因 现状及修复技术研究进展J.安徽农业科学,2022,50(6):1-6,11.WANG Min,ZHANG Hui,ZENG Huixian,et al.Research progress on causes,status quo and remediation technology of water eutrophicationJ.Anhui Agricultural Science,2022,50(6):1-6,11.6 刘胜男.河湖蓝藻水华治理与氮磷营养盐控制技术探析J.黑龙江水利科技,2022,50(8):184-186.LIU Shengnan.Study on the control technology of cyanophyte bloom and nitrogen and phosphorus nutrients in rivers and lakesJ.Heilongjiang Water Conservancy Science and Technology,2022,50(8):184-186.7 王春娥,曾慧,赵劲涛.二氧化氯预氧化工艺处理微污染黄河水研究J.环境科学与管理,2006,31(7):115-117.WANG Chune,ZENG Hui,ZHAO Jintao.Study on treatment of slightly polluted yellow river water by chlorine dioxide pre oxidation processJ.Environmental Science and Management,2006,31(7):115-117.8 周起超,宋立荣,李林.遮光对滇池春季藻类水华的影响J.环境科学与技术,2015,38(9):53-59.ZHOU Qichao,SONG Lirong,LI Lin.Effects of shading on algal blooms in Dianchi Lake in springJ.Environmental Science and Technology,2015,38(9):53-59.9 孙伟.生物法脱氮技术在污水处理厂废水处理中的作用研究J.环境科学与管理,2021,46(4):125-130.SUN Wei.Study on the role of biological nitrogen removal technology in wastewater treatment of wastewater treatment plantJ.Environmental Science and Management,2021,46(4):125-130.10 王智,张志勇,张君倩,等.水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征J.中国环境科学,2012,32(1):142-149.WANG Zhi,ZHANG Zhiyong,ZHANG Junqian,et al.Characteristics of benthos community inside and outside the eutrophic lake water 362 化学反应工程与工艺 2023年8月 area restored by water hyacinthJ.China Environmental Science,2012,32(1):142-149.11 吴桦,马北越,苏畅,等.镁电池研究进展J.稀有金属与硬质合金,2022,50(1):77-80,95.WU Hua,MA Beiyue,SU Chang,et al.Research progress of magnesium batteryJ.Rare Metals and Cemented Carbides,2022,50(1):77-80,95.12 于永民.简易镁燃料电池教具的制作与应用J.化学教学,2016(1):61-63.YU Yongmin.Manufacture and application of simple teaching aids for magnesium fuel cellJ.Chemistry teaching,2016(1):61-63.13 刘春娜.镁离子电池及镁燃料电池的研发进展J.电源技术,2014,38(9):1603-1604.LIU Chunna.Research and development progress of magnesium ion battery and magnesium fuel cellJ.Power technology,2014,38(9):1603-1604.14 李鹏,郝瑞霞,李嘉雯,等.磷酸铵镁结晶-沉淀反应器构建与流态模拟J.中国环境科学,2020,40(4):1523-1530.LI Peng,HAO Ruixia,LI Jiawen,et al.Construction and flow simulation of crystallization precipitation reactor for magnesium ammonium phosphateJ.China Environmental Science,2020,40(4):1523-1530.15 李丹阳,亓传仁,卫亚楠,等.磷酸铵镁堆肥产品养分释放特性及其肥效研究J.农业环境科学学报,2020,39(9):2066-2073.LI Danyang,QI Chuanren,WEI Yanan,et al.Study on nutrient release characteristics and fertilizer efficiency of magnesium ammonium phosphate compostJ.Journal of Agricultural Environmental Science,2020,39(9):2066-2073.16 倪志强,周爽,陆鹏,等.磷酸铵镁结晶技术与肥料化利用J.磷肥与复肥,2015,30(11):13-16.NI Zhiqiang,ZHOU Shuang,LU Peng,et al.Crystallization technology of magnesium ammonium phosphate and its fertilizer utilizationJ.Phosphate Fertilizer and Compound Fertilizer,2015,30(11):13-16.17 丁建平,张宝林.磷酸铵镁的制备方法及工业化生产J.河南科技,2006(1):46-47.DING Jianping,ZHANG Baolin.Preparation method and industrial production of magnesium ammonium phosphateJ.Henan Science and Technology,2006(1):46-47.18 张秋婷.应用海水电池技术去除养殖废水氮磷的研究D.福州:福建师范大学,2017.19 孙大琦,陆斌,王彪,等.磷酸铵镁平衡条件溶度积相关影响因素的实验探究J.水处理技术,2015,41(3):37-40,44.SUN Daqi,LU Bin,WANG Biao,et al.Experimental research on the factors related to solubility product of magnesium ammonium phosphate under equilibrium conditionsJ.Water Treatment Technology,2015,41(3):37-40,44.Feasibility Study on Treatment of Seawater Eutrophication by Magnesium Fuel Cell HUANG Longlong,SI Qin,HUANG Jiaxuan,YE Wenxin,CHRN Yong,CHRN Dong Zhejiang Ocean University,Zhejiang Key Laboratory of Petrochemical Environmental Pollution Control,Zhoushan 316000,China Abstract:In view of the deepening of eutrophication in Chinas offshore waters,the current research focused on the core issue of water eutrophication,that is,the removal of high-concentration N and P elements.Based on the fuel cell reaction mechanism and displacement reaction principle,this work proposed the idea of combining N and P removal and MgNH4PO4 synthesis during the power generation process,and designed the reaction route.Water containing N and P was used as the electrolyte of the magnesium fuel cell,and positive ammonium ions,phosphate ions and magnesium ions in the water are combined to produce MgNH4PO4 products through the ion reaction of the magnesium fuel cell.The formation mechanism of MgNH4PO4 was explored,and preliminarily judge through data analysis that it had a good effect in treating seawater eutrophication,the output of magnesium fuel cells is stable when it is working,which has certain feasibility.Keywords:magnesium fuel cell;nitrogen;phosphorus;magnesium ammonium phosphate;seawater eutrophication 栏目编辑 张庆华