氮污染是全人類共同面臨的的嚴重環(huán)境問題,去除水體中硝酸鹽和亞硝酸鹽（氧化態(tài)污染物）勢在必行。微生物燃料電池（Microbial fiiel cell,MFC）以微生物為催化劑將廢水中污染物蘊含的化學能直接轉化為電能,可實現(xiàn)同步治污產(chǎn)電,尤其生物陰極可直接提供電子彌補硝酸鹽反硝化過程中碳源不足的問題。但是,水體中的氮磷是共存的,MFC研究主要集中在單一污染源去除方面,考察水體中磷的濃度對MFC生物陰極脫氮兼具產(chǎn)電的影響具有一定的現(xiàn)實意義。本文構建了以硝酸鉀為電子受體的生物陰極反硝化微生物燃料電池,研究了添加4種質量濃度的磷酸鉀MFC的脫氮產(chǎn)電性能、影響因素和工作機理。主要結果如下:（1）探討不同磷氮質量濃度比下生物陰極菌群MFC產(chǎn)電效率。在磷氮質量濃度比為1:8時,MFC1陰極微生物菌群產(chǎn)電效率最高。MFC-0、MFC-1、MFC-2、MFC-3的最大輸出電壓、最大電路密度、最大功率密度分別為0.41、0.42、0.30、0.25 V,4.08、4.49、4.18、2.51 A.m^-3,0.79、0.83、0.40、0.11 W.m^-3。且分別... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙室MFC工作原理圖

第一章緒論9生物陰極型MFC是生物厭氧脫氮的一種脫氮方法。以微生物作為陰極催化劑的生物陰極MFC可以利用微生物還原廢水中的氮，同時產(chǎn)生電能。在陽極室厭氧環(huán)境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流；在陰極室中，硝酸鹽、亞硝酸鹽等的氮結合電子、質子在還原菌下作用下獲得電子，被還原為氮氣，實現(xiàn)硝酸鹽的降解去除。生物陰極的催化反應與微生物的代謝活性之間存在著密切的相互作用，陰極反應依賴于微生物的代謝活性，同時外電路電子可以作為微生物生長代謝的能源，生物陰極MFC在微生物的催化下提高了硝酸鹽的降解效率。圖1.2為MFC基本脫氮原理，以C6H12O6為底物充當電子供體，NO3--N為電子受體為例，反應如下：圖1.2雙室MFC脫氮原理圖Fig1.2MFCdenitrificationprinciplediagram陽極：HOHCC242466eHOO226126（1.6）陰極：OOHNOHeN22322(1.7)OOHNOHeN222(1.8)OOHONHeN222121(1.9)NOHNHeO222212121(1.10)

第二章實驗材料與方法13第二章實驗材料與方法2.1實驗裝置如圖2.1所示，兩室的體積相同，每一側長方形體積都為400.0cm3，陽極和陰極均由自制的碳刷來作為外電子傳遞的導體連接，其碳刷為3.0cm×13.0cm×2.0cm。雙室型MFC采用質子交換膜隔開兩室，各部分上下端設有進、出水樣口，MFC裝置的外部通過導線連接形成回路，同時搭載1000Ω的電阻。在MFC實驗中，只要MFC在運行，電壓就會一直在產(chǎn)生，但較短時間內電壓的變化不會很大，甚至可以忽略不計，因此，電壓采集的時間間隔是3分鐘，收集到的數(shù)據(jù)會在我們已經(jīng)連接的計算機上，保存在文檔中，供數(shù)據(jù)分析使用。圖2.1實驗中MFC實物圖Fig2.1MFCactualpictureintheexperiment2.2實驗材料2.2.1藥品和試劑的配置MFC陰陽極室的反應液是按照模擬廢水配比進行的人工配置的溶液。MFC兩個部分的室體內實質上所配比的溶液類型相差不大，其兩部分藥品的差別主要是電子供體與電子受體，另外陰極部分加入了磷酸鉀影響因子。陰陽極溶液成分為KCl0.13g/L、NH4Cl0.31g/L、K2H,PO40.56g/L，濃度根據(jù)需求配置。陰陽極礦物質（即微量元素溶液）12.5ml/L，維生素營養(yǎng)液5.0ml/L[85]，陽極室加入乙酸鈉0.64g/L，提供


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