本文關(guān)鍵詞：人工濕地型微生物燃料電池復(fù)合系統(tǒng)的微生物特性研究

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【摘要】：本研究以人工濕地型微生物燃料電池復(fù)合系統(tǒng)(CW-MFC)為研究載體,研究了CW-MFC產(chǎn)電性能的影響因素、同步偶氮染料脫色與產(chǎn)電特性、陽極微生物群落結(jié)構(gòu)以及偶氮染料甲基橙(MO)在系統(tǒng)中的降解途徑。在高徑比相同、體積不同的大、中、小裝置中,分別設(shè)置不同的電極間距,研究裝置體積和電極間距對(duì)產(chǎn)電性能的影響,特別是對(duì)內(nèi)阻(Rint)的影響。研究表明,隨著體積的減小,裝置輸出電壓降低,隨著電極間距的增大,Rint和歐姆內(nèi)阻(RΩ)逐漸升高。提高磷酸緩沖溶液(PB)濃度能顯著降低Rint和Rn,緩沖溶液為50mM時(shí),裝置輸出電壓和最大功率密度(Pmax)最高。以陶粒為填料層填料的裝置產(chǎn)電性能高于以玻璃珠填料裝置。Rint隨著填料粒徑的增大而減小,粒徑為1-2cm時(shí)Pmax最高。在不同共基質(zhì)濃度和開／閉路條件下,研究發(fā)現(xiàn)共基質(zhì)是脫色和產(chǎn)電必不可少的,電極效應(yīng)能夠促進(jìn)CW-MFC對(duì)活性艷紅X-3B和MO的脫色降解。下填料層能夠去除部分有機(jī)物且對(duì)產(chǎn)電性能有促進(jìn)作用。陽極微生物的16S rRNA序列大多與Proteobacteria相似。類似于產(chǎn)電菌Geobacter metallireducens和Desulfobulbaceae的序列在開、閉路條件下均有發(fā)現(xiàn)。系統(tǒng)中檢測(cè)出多種類似于降解菌Desulfobacterium sp.、Klebsiella sp.、Aminobacter sp.、Flavobacterium sp.、Thauera aromatic和Sphingomonas sp的序列。在閉路條件下,G. sulfurreducens和Betaproteobacteria的密度分別比開路條件下高35.29%和5.88%。利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)分析得出MO在CW-MFC中的降解中間產(chǎn)物有：N,N二甲基對(duì)苯二胺(N, N-Dimethyl-p-phenylenediamin, DMPD),N-甲基-對(duì)苯二胺(N-methyl-p-Phenylenediamine)和1,4-二氨基苯(p-Phenylenediamine, PPD)。N-甲基-對(duì)苯二胺和PPD是DMPD的降解產(chǎn)物。電極效應(yīng)能夠促進(jìn)DMPD降解。
【關(guān)鍵詞】：人工濕地型微生物燃料電池 內(nèi)阻 甲基橙 活性艷紅X-3B 微生物群落結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(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】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 微生物燃料電池9-18
• 1.2.1 微生物燃料電池9-12
• 1.2.2 人工濕地型微生物燃料電池12-13
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-18
• 1.3 研究目的、意義及內(nèi)容18-20
• 1.3.1 研究目的和意義18
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及分析測(cè)試方法20-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置20-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)造20-21
• 2.1.2 進(jìn)水條件21-22
• 2.2 偶氮染料22-23
• 2.2.1 活性艷紅X-3B22
• 2.2.2 甲基橙22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.4 接種污泥23
• 2.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法23-28
• 2.5.1 CW-MFC性能指標(biāo)24-25
• 2.5.2 水質(zhì)分析指標(biāo)25
• 2.5.3 微生物研究方法25-27
• 2.5.4 中間產(chǎn)物分析方法27-28
• 第三章 CW-MFC系統(tǒng)產(chǎn)電性能的影響因素研究28-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法28
• 3.2 結(jié)果與討論28-37
• 3.2.1 體積及電極間距對(duì)CW-MFC降解與產(chǎn)電性能的影響28-33
• 3.2.2 緩沖溶液對(duì)CW-MFC產(chǎn)電性能的影響33-35
• 3.2.3 填料對(duì)CW-MFC降解與產(chǎn)電性能的影響35-37
• 3.3 小結(jié)37-39
• 第四章 CW-MFC的同步偶氮染料脫色與產(chǎn)電特性39-45
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方法39
• 4.1.1 X-3B實(shí)驗(yàn)組39
• 4.1.2 MO實(shí)驗(yàn)組39
• 4.2 結(jié)果與討論39-44
• 4.2.1 CW-MFC對(duì)X-3B的同步脫色與產(chǎn)電性能39-41
• 4.2.2 CW-MFC對(duì)MO的同步脫色與產(chǎn)電性能41-44
• 4.3 小結(jié)44-45
• 第五章 CW-MFC中的微生物群落結(jié)構(gòu)研究45-50
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法45
• 5.2 結(jié)果與討論45-49
• 5.2.1 微生物群落結(jié)構(gòu)相似性和多樣性分析45-46
• 5.2.2 DNA測(cè)序和系統(tǒng)發(fā)育樹46-48
• 5.2.3 產(chǎn)電菌分布研究48-49
• 5.3 小結(jié)49-50
• 第六章 CW-MFC中偶氮染料的降解途徑研究50-59
• 6.1 實(shí)驗(yàn)方法50
• 6.2 結(jié)果與討論50-58
• 6.2.1 脫色中間產(chǎn)物的紫外-可見連續(xù)掃描光譜分析50-52
• 6.2.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用定性定量分析脫色中間產(chǎn)物52-55
• 6.2.3 中間產(chǎn)物定量和降解途徑解析55-58
• 6.3 小結(jié)58-59
• 第七章 結(jié)論與展望59-61
• 7.1 研究結(jié)論59-60
• 7.2 研究展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-70
• 作者簡(jiǎn)介70

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本文編號(hào)：1043977