本文關(guān)鍵詞：不同條件下含油海底微生物燃料電池性能及降解效應(yīng)研究

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【摘要】：海底石油污染物在缺氧環(huán)境下,其生物降解過(guò)程緩慢,對(duì)海洋環(huán)境造成長(zhǎng)期危害。本研究擬開發(fā)一種海底或?yàn)l海灘涂污染物治理新技術(shù),即利用海底微生物燃料電池(BMFCs)的電催化作用,實(shí)現(xiàn)原位生物修復(fù)的同時(shí)促進(jìn)微生物的代謝,從而加速海底沉積層中石油污染物的降解。BMFCs的工作原理是：海底沉積層中的細(xì)菌不斷分解有機(jī)污染物(如石油污染物),產(chǎn)生電子,陽(yáng)極埋入海泥,陰極浸入海水,電子通過(guò)附著細(xì)菌轉(zhuǎn)移到陽(yáng)極上,再經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到陰極,陰極浸入海水,溶解氧消耗電子生成H20,由此形成連續(xù)不斷的電流。為了探究BMFCs對(duì)石油的降解效果及自身性能的變化,本論文開展了不同條件下含油BMFCs的電化學(xué)性能和降解效應(yīng)的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)利用BMFCs原理,通過(guò)電催化作用提高海底石油污染物的降解速率。對(duì)比測(cè)試了含油電池裝置(BMFCs-A)與無(wú)油電池裝置(BMFCs-B)的電化學(xué)性能,研究了石油污染物對(duì)電池性能的影響：比較了含油通路(BMFCs-A)和斷路狀態(tài)下(BMFCs-C)的石油降解率和細(xì)菌聚集量,分析了BMFCs對(duì)石油污染物降解的加速作用。結(jié)果表明,BMFCs-A和BMFCs-B陽(yáng)極的交換電流密度分別為1.37×10-2A·m-2和1.50x10-3A·m-2,最大輸出功率密度分別是105.79 mW·m-2和83.60 mW·m-2, BMFCs-A裝置的抗極化能力增強(qiáng),交換電流密度提高近9倍,最大輸出功率密度提高1.27倍。BMFCs-A和BMFCs-C陽(yáng)極表面的異養(yǎng)菌數(shù)量分別是66±3.61×107 cfu·g-1和7.3±2.08×107 cfu·g-1,細(xì)菌數(shù)量增加了8倍,高的異養(yǎng)菌數(shù)量導(dǎo)致石油降解加速進(jìn)行,BMFCs的石油降解率是自然條件下的18.7倍。含油BMFCs在電化學(xué)性能提高的同時(shí),加速石油污染物的降解。同時(shí),提出了一種海底微生物燃料電池加速降解石油污染物的新模式。(2)糖脂類生物表面活性劑可以提高石油烷烴類降解率,在含油BMFCs中添加不同濃度的鼠李糖脂研究電池性能及降解效應(yīng)。結(jié)果表明,添加鼠李糖脂后陽(yáng)極的潤(rùn)濕性提高,交換電流密度、最大輸出功率密度變大,抗極化能力增強(qiáng),石油降解率提高。當(dāng)鼠李糖脂的濃度為200 mg·L-1時(shí)效果最好,與空白BMFCs相比,接觸角為48°,降低了一倍;交換電流密度為4.87×10-2A·m-2,提高了38倍；最大輸出功率密度為140.24 mW·m-2,提高了2倍多：石油降解率提高2倍多。提出了鼠李糖脂和BMFC加速石油污染物降解的新模式。本研究對(duì)BMFCs加速降解海底石油污染物具有指導(dǎo)意義。(3)為了探究氨改性陽(yáng)極對(duì)含油BMFCs性能及降解效應(yīng)的影響,對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行氨水改性和NH4HCO3電化學(xué)氧化改性。經(jīng)改性,電極和電池性能均得到提高,且NH4HCO3電化學(xué)氧化改性效果最好。經(jīng)NH4HCO3電化學(xué)氧化改性的BMFCs交換電流密度和最大輸出功率密度分別為2.57×10-2A·m-2和152.87 mW·m-2,約是未改性BMFCs的5倍,石油降解率提高8倍。NH4HCO3電化學(xué)氧化改性方法顯著提高了電池性能,對(duì)探索海底微生物燃料電池進(jìn)行石油降解具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM911.4

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4 印霞h，

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