本文關(guān)鍵詞：微生物燃料電池運(yùn)行因素影響研究

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【摘要】：近年來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源危機(jī)、水資源危機(jī)以及水環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重,如何治理受污染水體、渡過能源和水資源危機(jī),維持人類社會(huì)的生存與發(fā)展,是各國政府和科學(xué)界面臨的重大課題與巨大挑戰(zhàn)。微生物燃料電池作為一種新興的污水處理技術(shù),可以將污水有機(jī)污染物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,在處理污水的同時(shí)產(chǎn)生電能,具有原料廣泛、反應(yīng)條件溫和、清潔高效等優(yōu)點(diǎn),既可以解決水污染問題,也能緩解能源與水資源危機(jī),具有重要的研究價(jià)值和意義。微生物燃料電池具有廣闊的市場前景,但是其低下的污水處理效果和產(chǎn)電能力限制了其實(shí)際的應(yīng)用,如何提高M(jìn)FC的輸出電能和陽極液污染物的降解效率是目前該技術(shù)研究的重點(diǎn)。本文在總結(jié)已有研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性的特點(diǎn),選擇設(shè)計(jì)了一個(gè)直接型雙室微生物燃料電池。用葡萄糖溶液模擬COD濃度為800mg/L的污水作MFC的陽極液,以CuSO4溶液模擬電鍍廢水作陰極液,研究了電池運(yùn)行溫度、陽極液pH值以及陽極室攪拌速率對MFC性能的影響。首先,在自然狀態(tài)下以不同濃度的CuSO4溶液作MFC的陰極液,考察了陰極液對電池性能的影響。發(fā)現(xiàn)CuSO4濃度為5g/L時(shí)MFC的陽極液COD降解效率和輸出電壓均較高,且電子接受體(Cu2+)過量,該濃度可滿足實(shí)驗(yàn)需要。其次,在單一控制溫度、pH及攪拌速率的情況下,考察了MFC的污染物去除效率和產(chǎn)電能力。結(jié)果表明：運(yùn)行溫度30℃和陽極液pH值為6分別為該MFC系統(tǒng)的最適運(yùn)行溫度和最適陽極液pH值,此時(shí)的污染物去除效率和產(chǎn)電能力最大；陽極室的攪拌會(huì)提高COD降解率,但會(huì)降低MFC的產(chǎn)電效率,攪拌速率為1000r/min時(shí)COD降解效率最高。最后,利用正交實(shí)驗(yàn)對MFC的最適運(yùn)行條件進(jìn)行研究,得到基于MFC陽極液COD去除效率和產(chǎn)電性能的兩個(gè)理論最適運(yùn)行條件。將MFC在理論最適運(yùn)行條件下試運(yùn)行,比較分析試運(yùn)行下MFC的性能,得到該電池系統(tǒng)的最適運(yùn)行條件。研究表明,運(yùn)行溫度、陽極液pH值以及陽極室攪拌速率等運(yùn)行條件會(huì)對MFC的性能產(chǎn)生影響,控制運(yùn)行條件可以有效提高M(jìn)FC的性能；MFC接種微生物的生境會(huì)影響電池的最適pH值,對接種微生物馴化培養(yǎng)可改變接種微生物群落結(jié)構(gòu),從而可滿足MFC陽極液進(jìn)水水質(zhì)的要求,達(dá)到污水處理的效果；Cu2+作為MFC的電子受體,其去除效果隨MFC輸出電壓的變化而變化,提高M(jìn)FC的產(chǎn)電性能有助于其陰極液高價(jià)態(tài)污染物的去除；MFC作為有機(jī)污水處理技術(shù),可以達(dá)到可觀的處理效率,可以作為有機(jī)污水的初級(jí)處理。
【關(guān)鍵詞】：微生物燃料電池(MFC) 溫度 pH 攪拌速率 COD降解率 Cu~(2+)去除率
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703;TM911.45
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 能源短缺10
• 1.2 水資源危機(jī)10-12
• 1.2.1 水資源現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 水污染現(xiàn)狀11-12
• 1.3 污染物來源與危害12-13
• 1.4 污水處理技術(shù)13-16
• 1.5 污水處理新技術(shù)——微生物燃料電池16-22
• 1.5.1 MFC的原理17-18
• 1.5.2 MFC的特點(diǎn)18-19
• 1.5.3 MFC的分類19-20
• 1.5.4 微生物燃料電池的發(fā)展簡史20-22
• 1.6 微生物燃料電池影響因素及研究現(xiàn)狀22-27
• 1.6.1 電池結(jié)構(gòu)對MFC的影響22-23
• 1.6.2 電池材料對MFC的影響23-25
• 1.6.3 微生物群落對MFC的影響25
• 1.6.4 運(yùn)行條件對MFC的影響25-26
• 1.6.5 底物對MFC的影響26-27
• 1.6.6 陰極電子接受體對MFC的影響27
• 1.7 課題研究目的和意義27-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法29-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器29-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置30-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法31-32
• 2.3.1 接種污泥馴化31-32
• 2.3.2 MFC的啟動(dòng)32
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)過程控制32
• 2.4 測定指標(biāo)與方法32-35
• 2.4.1 電壓與電阻32-33
• 2.4.2 pH值與溫度測定33
• 2.4.3 陽極液COD33
• 2.4.4 陰極液Cu~(2+)濃度33-35
• 第三章 MFC陰極液影響研究35-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容35
• 3.2 輸出電壓35-37
• 3.3 運(yùn)行周期37
• 3.4 污染物處理效果37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 運(yùn)行因素對MFC的影響39-51
• 4.1 操作溫度的影響39-42
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容39
• 4.1.2 運(yùn)行周期39-40
• 4.1.3 電性能40-41
• 4.1.4 除污性能41-42
• 4.1.5 本節(jié)小結(jié)42
• 4.2 陽極液初始pH的影響42-47
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容43
• 4.2.2 運(yùn)行周期43-44
• 4.2.3 電性能44-45
• 4.2.4 除污性能45-46
• 4.2.5 本節(jié)小結(jié)46-47
• 4.3 陽極室攪拌速率的影響47-51
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容47
• 4.3.2 運(yùn)行周期47-48
• 4.3.3 電性能48-49
• 4.3.4 除污性能49
• 4.3.5 本節(jié)小結(jié)49-51
• 第五章 最適運(yùn)行條件及試運(yùn)行51-56
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)51-52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析52-54
• 5.3 最適運(yùn)行條件下的試運(yùn)行54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第六章 結(jié)論與展望56-58
• 6.1 論文的主要結(jié)論56
• 6.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)56
• 6.3 不足與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 在學(xué)期間的研究成果62-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 聶梅生;中國城市水業(yè)發(fā)展的實(shí)施策略[J];中國給水排水;2001年10期

2 汪家權(quán);黃敏;朱承駐;;污水厭氧生化處理與微生物燃料電池的結(jié)合探討[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

3 洪義國;郭俊;孫國萍;;產(chǎn)電微生物及微生物燃料電池最新研究進(jìn)展[J];微生物學(xué)報(bào);2007年01期

4 趙娟;吳瑾妤;李秀芬;陳堅(jiān);;基于底物類型的微生物燃料電池的產(chǎn)電特性[J];食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào);2010年04期

5 馮雅麗,聯(lián)靜,杜竹瑋,李浩然;無介體微生物燃料電池研究進(jìn)展[J];有色金屬;2005年02期

6 劉志華;李小明;方麗;鄭\，

本文編號(hào)：1040968