人類(lèi)的發(fā)展離不開(kāi)能源,傳統(tǒng)的化石類(lèi)燃料不可再生,并且在使用時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染,已無(wú)法滿(mǎn)足人類(lèi)可持續(xù)性發(fā)展。開(kāi)發(fā)新能源和進(jìn)行環(huán)境保護(hù)修復(fù)已經(jīng)成為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中,應(yīng)對(duì)能源短缺和環(huán)境污染這兩個(gè)全球性難題的解決思路。沉積物微生物燃料電池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)是一種可同時(shí)解決能源和環(huán)境問(wèn)題,獲得可再生能源和實(shí)現(xiàn)環(huán)境生物修復(fù)的技術(shù)。根據(jù)沉積物的類(lèi)型,SMFC可分為活性污泥SMFC和湖泊底泥SMFC。活性污泥SMFC因污泥中有機(jī)質(zhì)含量高,可獲得高的產(chǎn)電率,然而在運(yùn)行過(guò)程中,陰極表面會(huì)附著影響陰極氧化還原反應(yīng)的生物膜,降低SMFC的產(chǎn)電性能。湖泊底泥SMFC產(chǎn)電效率一般都較低,不利于電能收集,但是通過(guò)原位利用電能進(jìn)行湖泊生物修復(fù)已成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)方向。本文通過(guò)理性設(shè)計(jì),通在活性污泥SMFC中沉積物-水界面設(shè)置碳?xì)指裟?gòu)建了碳?xì)指裟MFC,并對(duì)其產(chǎn)電性能和機(jī)理進(jìn)行了研究;利用湖泊底泥搭建SMFC,并探究沉積物來(lái)源、陰極材料和外電阻對(duì)SMFC生物修復(fù)的影響因素;探究當(dāng)利用零價(jià)鐵作為SMFC陰極時(shí),鐵陰極在生物修復(fù)過(guò)程中的作用機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),碳...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 沉積物微生物燃料電池基本原理
    1.3 沉積物微生物燃料電池發(fā)展史
    1.4 沉積物微生物燃料電池應(yīng)用研究進(jìn)展
    1.5 課題研究目的目的、意義及內(nèi)容
第2章 碳?xì)指裟MFC產(chǎn)電性能與機(jī)理的探究
    2.1 引言
        2.1.1 沉積物微生物燃料電池產(chǎn)電影響因素研究進(jìn)展
        2.1.2 沉積物微生物燃料電池產(chǎn)電性能的改進(jìn)
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料預(yù)處理
        2.2.3 碳?xì)指裟MFC的搭建方法
        2.2.4 沉積物微生物燃料電池電壓的測(cè)定
        2.2.5 電化學(xué)阻抗譜的測(cè)定
        2.2.6 SMFC陰極生物膜蛋白質(zhì)濃度測(cè)定方法
        2.2.7 SMFC陰極掃描電鏡表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 碳?xì)指裟MFC的輸出電壓
        2.3.2 碳?xì)指裟MFC上覆水TOC變化
        2.3.3 碳?xì)指裟MFC電化學(xué)阻抗譜的測(cè)定
        2.3.4 碳?xì)指裟MFC陰極生物膜濃度的測(cè)定
        2.3.5 碳?xì)指裟MFC陰極生物膜的變化
        2.3.6 碳?xì)指裟MFC中沉積物-水界面碳?xì)值墓δ軝C(jī)理
    2.4 本章小節(jié)
第3章 SMFC生物修復(fù)影響因素的探究
    3.1 引言
        3.1.1 湖泊污染產(chǎn)生的危害
        3.1.2 SMFC生物修復(fù)原理
        3.1.3 電活性微生物從MFC陰極獲得電子機(jī)理
    3.2 材料與方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 硝酸鹽溶液的配置方法
        3.2.3 沉積物的獲取與預(yù)處理
        3.2.4 SMFC的搭建方法
        3.2.5 硝酸鹽溶液濃度的測(cè)定方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 沉積物來(lái)源對(duì)SMFC反硝化的影響
        3.3.2 陰極材料對(duì)SMFC反硝化的影響
        3.3.3 不同外電阻對(duì)SMFC反硝化的影響
    3.4 本章小節(jié)
第4章 鐵陰極SMFC生物修復(fù)的機(jī)理探究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.2 SMFC的搭建
        4.1.3 SMFC陰極掃描電鏡表征
        4.1.4 SMFC陰極粉末X射線(xiàn)衍射儀表征
        4.1.5 SMFC陰極菌群進(jìn)行微生物多樣性分析
        4.1.6 SMFC陰極電化學(xué)表征
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 SMFC陰極SEM表征
        4.2.2 SMFC陰極XRD表征
        4.2.3 SMFC陰極生物膜蛋白質(zhì)濃度測(cè)
        4.2.4 SMFC陰極菌群微生物多樣性分析
        4.2.5 SMFC陰極電化學(xué)表征
        4.2.6 鐵陰極SMFC生物修復(fù)的機(jī)理
    4.3 本章小節(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間主要科研成果



本文編號(hào)：3806359