陽極生物膜特性對微生物燃料電池毒性傳感性能的影響
發(fā)布時間：2021-10-23 11:10
基于微生物燃料電池（Microbial fuel cells,MFCs）的水體毒性傳感預警是當前的研究熱點。它具有成本低、操作簡便、反應迅速及自我維持等優(yōu)點,在市政及工業(yè)水源毒性傳感領域具有重要的理論研究和實際應用價值。MFC的電活性生物膜作為該傳感系統(tǒng)的唯一信號識別元件,是影響該技術適用性的最關鍵因素。電活性生物膜活菌含量、生物膜厚度和群落結構在毒性環(huán)境中的演變及毒性抗性的建立,都會直接影響到MFC毒性傳感器的傳感性能。然而,很少有研究探討MFC傳感性能與生物膜特性之間的相關性。因此,本論文針對MFC毒性傳感器生物膜特性,對其形貌結構、活細胞含量、微生物種群結構等進行分析,研究其對MFC毒性傳感性能的影響,以改善傳感器性能。主要研究內容和結果包括:（1）通過選擇不同微觀結構陽極來控制生物膜結構,以Pb2+為目標毒性物質,在0.1-1.2 mg L-1的濃度范圍內,碳氈陽極MFC（CF-MFC）的電壓抑制率（Inhibition rate,IR）與Pb2+濃度之間存在良好的線性關系,抑制率最大為38%;ITO陽極MFC（...
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
MFC產電原理圖
圖 1.2 MFC 毒性傳感原理圖[20]Fig 1.2 Schematic illustration of toxicity sensing based on MFC1.3.3 MFC 毒性傳感器陽極生物膜電子傳遞機制目前，研究者們認可的 MFC 毒性傳感器陽極電活性生物膜的胞外電子傳遞（Extracellular electrontransfer，EET）方式主要有三種，如圖 1.3 所示。（1）直接電子傳遞：電活性生物膜與電極之間的電子傳遞可以通過細菌的細胞膜與電極的直接接觸發(fā)生。而電活性生物膜與電極之間的直接電子傳遞主要是依托細胞膜中的色素 C 來完成，電活性微生物通過呼吸作用降解有機物產生電子，然后在細胞內通過細胞色素 C將電子攜帶至生物膜表面，通過與電極直接接觸，然后將電子傳遞給電極，這種電子傳遞機制主要適用于與電極有直接接觸的電活性微生物。并且有研究通過刪除編碼細胞色素 C 蛋白的基因的方式，進行 G. sulfurreducens 的突變體實驗，驗證了這一理論[21]。（2）電子中介體電子傳遞：電活性微生物通過自身分泌電子中介體，將氧化有機物產
圖 1.3 MFC 陽極生物膜電子傳遞機制[23]lectron transfer mechanisms involved in MFC anode bio器構型的構型主要有單室 MFC 毒性傳感器和雙室 M、陰極室、質子交換膜和外電路構成。而單室有質子交換膜存在，縮短了陰陽兩極之間的約了經(jīng)濟成本，如圖 1.4 所示。本論文所用 M
【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳納米材料修飾陽極電極對微生物燃料電池傳感器水體毒性檢測靈敏度的影響[J]. 余登斌,江嵐,王沛,李婷,董紹俊. 分析化學. 2018(07)
[2]原子吸收法測定重金屬廢水中的鉛含量[J]. 展小燕. 環(huán)境與發(fā)展. 2018(04)
[3]毒性物質在微生物燃料電池中不同響應的研究進展[J]. 梁勝娜,楊俏,高超,劉敏慧. 環(huán)境化學. 2018(04)
[4]微生物燃料電池在毒性物質檢測中的應用[J]. 王潔芙,牛浩,吳文果. 生物工程學報. 2017(05)
[5]環(huán)境水中重金屬離子的現(xiàn)代檢測方法研究綜述[J]. 趙國欣,趙明,李領川. 中州大學學報. 2016(06)
[6]電活性生物膜:形成、表征及應用[J]. 唐家桓,劉毅,周順桂,袁勇. 應用與環(huán)境生物學報. 2014(06)
[7]陽極溶出伏安法在地表水重金屬在線監(jiān)測中的應用[J]. 郁建橋,鐘聲,汪曉燕. 分析儀器. 2013(06)
[8]電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法同時測定水果中Ca、Fe、Zn等元素含量[J]. 張艷萍,劉連利,王莉麗. 化學試劑. 2010(02)
[9]海水中重金屬鉛的檢測方法研究進展[J]. 蘇慶梅,秦偉. 海洋科學. 2009(06)
[10]微生物燃料電池[J]. 關毅,張鑫. 化學進展. 2007(01)
博士論文
[1]用于水環(huán)境重金屬檢測的微納傳感器及系統(tǒng)研究[D]. 萬浩.浙江大學 2015
[2]微生物燃料電池中產電菌與電極的作用機制及其應用[D]. 曹效鑫.清華大學 2009
碩士論文
[1]基于微生物燃料電池的重金屬濃度檢測技術的電化學參數(shù)選擇與優(yōu)化[D]. 喬軍晶.華東理工大學 2016
本文編號：3453081
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
MFC產電原理圖
圖 1.2 MFC 毒性傳感原理圖[20]Fig 1.2 Schematic illustration of toxicity sensing based on MFC1.3.3 MFC 毒性傳感器陽極生物膜電子傳遞機制目前，研究者們認可的 MFC 毒性傳感器陽極電活性生物膜的胞外電子傳遞（Extracellular electrontransfer，EET）方式主要有三種，如圖 1.3 所示。（1）直接電子傳遞：電活性生物膜與電極之間的電子傳遞可以通過細菌的細胞膜與電極的直接接觸發(fā)生。而電活性生物膜與電極之間的直接電子傳遞主要是依托細胞膜中的色素 C 來完成，電活性微生物通過呼吸作用降解有機物產生電子，然后在細胞內通過細胞色素 C將電子攜帶至生物膜表面，通過與電極直接接觸，然后將電子傳遞給電極，這種電子傳遞機制主要適用于與電極有直接接觸的電活性微生物。并且有研究通過刪除編碼細胞色素 C 蛋白的基因的方式，進行 G. sulfurreducens 的突變體實驗，驗證了這一理論[21]。（2）電子中介體電子傳遞：電活性微生物通過自身分泌電子中介體，將氧化有機物產
圖 1.3 MFC 陽極生物膜電子傳遞機制[23]lectron transfer mechanisms involved in MFC anode bio器構型的構型主要有單室 MFC 毒性傳感器和雙室 M、陰極室、質子交換膜和外電路構成。而單室有質子交換膜存在，縮短了陰陽兩極之間的約了經(jīng)濟成本，如圖 1.4 所示。本論文所用 M
【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳納米材料修飾陽極電極對微生物燃料電池傳感器水體毒性檢測靈敏度的影響[J]. 余登斌,江嵐,王沛,李婷,董紹俊. 分析化學. 2018(07)
[2]原子吸收法測定重金屬廢水中的鉛含量[J]. 展小燕. 環(huán)境與發(fā)展. 2018(04)
[3]毒性物質在微生物燃料電池中不同響應的研究進展[J]. 梁勝娜,楊俏,高超,劉敏慧. 環(huán)境化學. 2018(04)
[4]微生物燃料電池在毒性物質檢測中的應用[J]. 王潔芙,牛浩,吳文果. 生物工程學報. 2017(05)
[5]環(huán)境水中重金屬離子的現(xiàn)代檢測方法研究綜述[J]. 趙國欣,趙明,李領川. 中州大學學報. 2016(06)
[6]電活性生物膜:形成、表征及應用[J]. 唐家桓,劉毅,周順桂,袁勇. 應用與環(huán)境生物學報. 2014(06)
[7]陽極溶出伏安法在地表水重金屬在線監(jiān)測中的應用[J]. 郁建橋,鐘聲,汪曉燕. 分析儀器. 2013(06)
[8]電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法同時測定水果中Ca、Fe、Zn等元素含量[J]. 張艷萍,劉連利,王莉麗. 化學試劑. 2010(02)
[9]海水中重金屬鉛的檢測方法研究進展[J]. 蘇慶梅,秦偉. 海洋科學. 2009(06)
[10]微生物燃料電池[J]. 關毅,張鑫. 化學進展. 2007(01)
博士論文
[1]用于水環(huán)境重金屬檢測的微納傳感器及系統(tǒng)研究[D]. 萬浩.浙江大學 2015
[2]微生物燃料電池中產電菌與電極的作用機制及其應用[D]. 曹效鑫.清華大學 2009
碩士論文
[1]基于微生物燃料電池的重金屬濃度檢測技術的電化學參數(shù)選擇與優(yōu)化[D]. 喬軍晶.華東理工大學 2016
本文編號：3453081
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