本文關鍵詞：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,其生物降解過程緩慢,對海洋環(huán)境造成長期危害。本研究擬開發(fā)一種海底或瀕海灘涂污染物治理新技術,即利用海底微生物燃料電池(BMFCs)的電催化作用,實現原位生物修復的同時促進微生物的代謝,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：海底沉積層中的細菌不斷分解有機污染物(如石油污染物),產生電子,陽極埋入海泥,陰極浸入海水,電子通過附著細菌轉移到陽極上,再經導線轉移到陰極,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的電化學性能和降解效應的研究,主要研究內容如下：(1)利用BMFCs原理,通過電催化作用提高海底石油污染物的降解速率。對比測試了含油電池裝置(BMFCs-A)與無油電池裝置(BMFCs-B)的電化學性能,研究了石油污染物對電池性能的影響：比較了含油通路(BMFCs-A)和斷路狀態(tài)下(BMFCs-C)的石油降解率和細菌聚集量,分析了BMFCs對石油污染物降解的加速作用。結果表明,BMFCs-A和BMFCs-B陽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,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陽極表面的異養(yǎng)菌數量分別是66±3.61×107 cfu·g-1和7.3±2.08×107 cfu·g-1,細菌數量增加了8倍,高的異養(yǎng)菌數量導致石油降解加速進行,BMFCs的石油降解率是自然條件下的18.7倍。含油BMFCs在電化學性能提高的同時,加速石油污染物的降解。同時,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。結果表明,添加鼠李糖脂后陽極的潤濕性提高,交換電流密度、最大輸出功率密度變大,抗極化能力增強,石油降解率提高。當鼠李糖脂的濃度為200 mg·L-1時效果最好,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BMFCs加速降解海底石油污染物具有指導意義。(3)為了探究氨改性陽極對含油BMFCs性能及降解效應的影響,對陽極進行氨水改性和NH4HCO3電化學氧化改性。經改性,電極和電池性能均得到提高,且NH4HCO3電化學氧化改性效果最好。經NH4HCO3電化學氧化改性的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電化學氧化改性方法顯著提高了電池性能,對探索海底微生物燃料電池進行石油降解具有重要意義。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4

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6 洪義國;郭俊;孫國萍;;產電微生物及微生物燃料電池最新研究進展[J];微生物學報;2007年01期

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8 丁平;邵海波;劉光洲;段東霞;麻挺;陳嗣俊;王建明;張鑒清;;應用需鹽脫硫弧菌的微生物燃料電池發(fā)電研究(英文)[J];電化學;2007年02期

9 園丁;;微生物燃料電池:既處理污水又發(fā)電[J];污染防治技術;2007年03期

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1 顧忠澤;吳文果;;微生物燃料電池的研究[A];中國化學會第27屆學術年會第05分會場摘要集[C];2010年

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3 李正龍;劉紅;孔令才;韓梅;;可利用空間基地有機廢物的微生物燃料電池預研[A];中國空間科學學會第16屆空間生命學術研討會論文摘要集[C];2005年

4 孫健;;廢水處理新理念——微生物燃料電池技術研究進展[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協年會論文集（一）[C];2007年

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6 付玉彬;;海底微生物燃料電池研究和應用[A];廣東省科協資助學術會議總結材料[C];2010年

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1 ;微生物燃料電池處理污水發(fā)電兩不誤[N];中國環(huán)境報;2005年

2 記者 符王潤 通訊員 曾曉舵 李潔尉 劉靜;微生物燃料電池有很大挖掘空間[N];廣東科技報;2010年

3 蕭瀟;微生物燃料電池：處理污水發(fā)電兩不誤[N];中國煤炭報;2005年

4 記者　毛黎;微生物燃料電池技術又推進一步[N];科技日報;2006年

5 紀振宇;微生物燃料電池為汽車節(jié)能環(huán)保提供解決方案[N];中國高新技術產業(yè)導報;2008年

6 本報記者 趙亞平;蝦兵蟹將派上新用場[N];科技日報;2007年

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8 常麗君;高空“超級細菌”可成發(fā)電新能源[N];科技日報;2012年

9 編譯 楊孝文;微生物機器人吃蒼蠅發(fā)電[N];北京科技報;2006年

10 記者 陳勇;美科學家開發(fā)出微生物燃料電池[N];新華每日電訊;2005年

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