發(fā)布時間：2021-01-07 02:57

　　微生物燃料電池（Microbial fuel cell,MFC）是利用產(chǎn)電微生物為陽極催化劑,將儲存在有機物中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。MFC在廢水處理和新能源開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。當MFC以高鹽廢水為基質(zhì)進行產(chǎn)電和廢水凈化耦合運行時,高鹽可以提高溶液的電導率,從而減小MFC的內(nèi)阻,有利于MFC的產(chǎn)電;但是高鹽同時也會抑制微生物的生長代謝,導致MFC的產(chǎn)電性能和廢水凈化功能的下降。因此,高鹽下MFC產(chǎn)電與廢水凈化耦合技術(shù),亟需解決高鹽對電極微生物生長代謝的抑制問題。本文欲將鹽單胞菌（Halomonas）的耐鹽及耐鹽協(xié)助功能和同步硝化反硝化（SND）脫氮功能整合至MFC中,構(gòu)建一種“耐鹽性生成-傳遞-獲得”體系,提高MFC電極微生物的耐鹽性,強化高鹽下產(chǎn)電效率與SND脫氮效率。本文通過添加1g/LCaCl2,促進了 MFC陽極上微生物的聚集,加快了生物膜的成熟,大大縮短了 MFC的啟動周期。通過將兩極單室MFC（Common MFC）中NaCl濃度從0分別增加至15、30、45和60 g/L,穩(wěn)定期內(nèi)的平均電壓分別降低了 5.6%、37.1%、45.9%、52.7%,驗證了高鹽... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

圖１．１?ＭＦＣ專利申請數(shù)據(jù)［１８］??Ｆｉｇ．?１．１?ＭＦＣ?ｐａｔｅｎｔ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｄａｔａ［１８］??２??

?大連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???Ｉｐｔｉ＂??：ｉｉ｜ＩｌｌＳｌ?／■??：：?：；?Ｈ；〇ｌ??：＂設(shè)Ｉ??：：：＿｜＿：丨：舊：：丨：：⑴丨?陰極室??圖１．４典型雙室ＭＦＣ結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｔｗｏ－?ｃｈａｍｂｅｒ?ＭＦＣ??雙室ＭＦＣ是最早最經(jīng)典的形態(tài)（見圖１．４），其由陽極室和陰極室組成，中間用質(zhì)??子交換膜（Ｐｒｏｔｏｎ?Ｅｘｃｈａｎｇｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ，ＰＥＭ）或鹽橋等材料分隔。雙室ＭＦＣ由于兩極??之間距離較遠，且中間還隔著ＰＥＭ，導致其傳質(zhì)阻力較大，內(nèi)阻較高，進而導致了功??率密度較低。并且雙室ＭＦＣ的復雜設(shè)計和陰極室的定期通氣等因素也限制了其應用范??圍和在工業(yè)上的放大。??單室ＭＦＣ結(jié)構(gòu)則較為簡單，去除了陰極室，可以節(jié)約空間節(jié)約成本，基本結(jié)構(gòu)原??理見圖１．２。單室ＭＦＣ是由Ｐａｒｋ等人于２００３采用無需曝氣的空氣陰極首次設(shè)計而成，??見圖１．５［４６］。其原理為陽極的產(chǎn)電微生物氧化底物生成電子與質(zhì)子，電子被陽極捕捉后??途徑外電路傳遞至陰極，而質(zhì)子則透過ＰＥＭ?（或無ＰＥＭ）到達陰極，在微生物的催化??下與氧氣等電子受體結(jié)合完成還原反應。從電極形式上又可將單室ＭＦＣ細分為：“二合??一”型的ＭＦＣ?（陰極與ＰＥＭ壓制在一起）、“三合一”型的ＭＦＣ?（陰、陽極與ＰＥＭ壓制??在一起）以及無膜型ＭＦＣ。單室ＭＦＣ的兩電極間距近，傳質(zhì)速率較高，并且具有無需??曝氣，結(jié)構(gòu)簡單，運行費用低，占地小等諸多優(yōu)點。若想進一步提高ＭＦＣ的電壓輸出??還可以去除ＰＥＭ，即無膜型ＭＦＣ。由Ｍｉｎ等人于２００４年設(shè)計的一種平板

?大連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???等人在受到Ｊａｎｇ等⑶］的設(shè)計思想啟發(fā)后設(shè)計的，進料從底部的陽極處流入，穿過陰極??后于頂部連續(xù)流出，沒有單獨的陽極電解液和陰極電解液［５１］。利用陽極和陰極之間的擴??散勢壘提供ＤＯ梯度，以使ＭＦＣ正常運行。Ｚｈｏｕ等人利用類似原理設(shè)計出了溢流式??ＭＦＣ，兩電極室之間通過上部的一個溢流通道相連接，見圖１．９［５２］。圖１．１０顯示了一個??堆疊（堆棧）式的ＭＦＣ，被Ａｅｌｔｅｍａｎ等人用于研究多個串聯(lián)或并聯(lián)連接的ＭＦＣ的性??能，研究表明通過串聯(lián)或并聯(lián)連接多個ＭＦＣ，可以提高電壓或電流輸出［５３］。??Ａ正視圖??ｍ?Ｌｒｎ??????—外電阻??陽極?—１??Ｌ?ＰＥＭ??Ｂ．側(cè)視圖??＾?＼Ｘ＾）￣?ｐｅｍ??進水??圖１．７圓柱形ＭＦＣ［１５１??Ｆｉｇ．?１．７?Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ＭＦＣ［】５］??９??


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