能源是人類生存與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),按照現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu),人類面臨嚴(yán)重的能源危機(jī)。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的加快使得環(huán)境污染問題日漸突出,其中水污染問題不斷威脅著人類的生存。隨著能源危機(jī)與水污染問題的加劇,污水資源化利用是一種解決用水緊張和開發(fā)可再生能源的新途徑。微生物燃料電池（MFC）可以利用微生物降解廢水中的有機(jī)物質(zhì),將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)現(xiàn)了廢水的資源化利用。MFC的陽極材料是影響MFC產(chǎn)電性能的重要因素。通過對陽極材料進(jìn)行修飾可有效提高M(jìn)FC的產(chǎn)電性能。本文探索了利用廉價(jià)贗電容材料MnO₂、NiO修飾改性MFC陽極,考察了修飾陽極對MFC的產(chǎn)電和處理甲基橙染料廢水性能的影響,并考察了MFC處理甲基橙染料廢水同步產(chǎn)電的性能。具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1、MnO₂-CF陽極的制備、表征及電化學(xué)性能:通過恒電位電沉積法制備了MnO₂-CF陽極,優(yōu)化了其制備條件。確定最佳制備條件為:MnAc₂沉積液濃度為0.25 mol·L^-1,沉積電壓為0.9 V,沉積時(shí)間為60 min... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池(MFC)概述
        1.2.1 MFC發(fā)展歷程
        1.2.2 MFC工作原理
        1.2.3 MFC陽極材料
    1.3 金屬氧化物修飾MFC陽極的研究進(jìn)展
        1.3.1 鐵氧化物
        1.3.2 二氧化鈦
        1.3.3 錳氧化物
        1.3.4 二氧化錫
        1.3.5 其他金屬氧化物
    1.4 MFC在處理偶氮染料廢水中的應(yīng)用
    1.5 影響MFC處理偶氮染料廢水脫色并同步產(chǎn)電的因素
        1.5.1 電極
        1.5.2 染料的初始濃度
        1.5.3 菌種
        1.5.4 膜
        1.5.5 共基質(zhì)
        1.5.6 pH值
    1.6 選題依據(jù)和研究內(nèi)容
        1.6.1 選題依據(jù)及意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與材料試劑
    2.2 MFC實(shí)驗(yàn)裝置
        2.2.1 MFC構(gòu)型
        2.2.2 菌種采集及馴化
        2.2.3 電極基底碳?xì)趾唾|(zhì)子交換膜的預(yù)處理
        2.2.4 MFC的啟動與運(yùn)行
    2.3 電極性能表征
        2.3.1 XRD分析
        2.3.2 XPS分析
        2.3.3 SEM分析
        2.3.4 比表面積測試
        2.3.5 接觸角測試
        2.3.6 CV曲線
    2.4 MFC的電化學(xué)性能分析
        2.4.1 輸出電壓
        2.4.2 極化曲線與功率密度曲線
        2.4.3 EIS測試
    2.5 MFC處理甲基橙染料廢水
        2.5.1 MFC處理甲基橙染料廢水過程
        2.5.2 脫色率測定
        2.5.3 COD去除率測定
    2.6 微生物群落多樣性分析
3 MnO_2-CF陽極的制備及其在MFC中的性能研究
    3.1 引言
    3.2 MnO_2-CF陽極制備條件優(yōu)化
        3.2.1 沉積液濃度的影響
        3.2.2 沉積電壓的影響
        3.2.3 沉積時(shí)間的影響
    3.3 MnO_2-CF陽極的表征
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 SEM分析
        3.3.3 接觸角測試
    3.4 MnO_2-MFC的電化學(xué)性能
        3.4.1 電壓輸出
        3.4.2 極化曲線與功率密度曲線
        3.4.3 陰陽極極化
    3.5 本章小結(jié)
4 NiO/MnO_2-CF陽極的制備及其在MFC中的性能研究
    4.1 引言
    4.2 NiO/MnO_2-CF電極的制備
        4.2.1 NiO-CF電極的制備
        4.2.2 NiO/MnO_2-CF電極的制備
    4.3 NiO/MnO_2-CF電極的表征
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 XRD分析
        4.3.3 接觸角測試
        4.3.4 CV測試
    4.4 NiO/MnO_2-MFC的電化學(xué)性能
        4.4.1 輸出電壓
        4.4.2 極化曲線與功率密度曲線
        4.4.3 陰陽極極化
        4.4.4 EIS測試
    4.5 NiO/MnO_2-MFC降解染料廢水的性能
        4.5.1 脫色率
        4.5.2 COD去除率
        4.5.3 輸出電壓
        4.5.4 極化曲線與功率密度曲線
        4.5.5 穩(wěn)定性
    4.6 微生物群落多樣性分析
        4.6.1 α-多樣性分析
        4.6.2 PCA分析
        4.6.3 微生物群落的相對豐度(門水平)
        4.6.4 微生物群落熱圖分析(屬水平)
    4.7 本章小結(jié)
5 海膽狀MnO_2@C-CF陽極的制備及其在MFC中的性能研究
    5.1 引言
    5.2 MnO_2@C-CF電極的制備
        5.2.1 MnO_2的制備
        5.2.2 MnO_2@C-CF電極的制備
    5.3 MnO_2@C-CF電極的表征
        5.3.1 SEM分析
        5.3.2 XPS分析
        5.3.3 XRD分析
        5.3.4 接觸角測試
        5.3.5 CV測試
    5.4 MnO_2@C-MFC的電化學(xué)性能
        5.4.1 輸出電壓
        5.4.2 極化曲線與功率密度曲線
        5.4.3 陰陽極極化
        5.4.4 EIS測試
    5.5 MnO_2@C-MFC降解染料廢水的性能
        5.5.1 脫色率
        5.5.2 COD去除率
        5.5.3 電壓輸出
        5.5.4 極化曲線與功率密度曲線
        5.5.5 穩(wěn)定性
    5.6 MnO_2@C-MFC降解染料廢水與同步產(chǎn)電的研究
        5.6.1 開閉路條件的影響
        5.6.2 染料初始濃度的影響
        5.6.3 CH_3COONa濃度的影響
        5.6.4 陽極室溶液初始pH的影響
    5.7 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MnO2-r-GO陽極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響[J]. 朱進(jìn)華,薛麗仙,楊娜,任月萍,李秀芬.  環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2016(08)
[2]Mn3O4修飾陽極微生物燃料電池的產(chǎn)電性能[J]. 李偉新,殷瑤,狄夢潔,丁義,黃光團(tuán).  華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(02)

碩士論文
[1]納米二氧化鈰制備、表征及修飾微生物燃料電池陽極的研究[D]. 周寧波.華東理工大學(xué) 2011
[2]空氣陰極單室型微生物燃料電池同步脫色剛果紅與產(chǎn)電特性研究[D]. 曹云晴.華南理工大學(xué) 2010



本文編號：3275790