本文關(guān)鍵詞：人工濕地型微生物燃料電池對難降解有機(jī)物的去除特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本研究以人工濕地型微生物燃料電池復(fù)合系統(tǒng)(CW-MFC)為研究載體,以偶氮染料活性艷紅X-3B為目標(biāo)污染物,在課題組前期研究基礎(chǔ)上,以提高CW-MFC對難降解有機(jī)物的去除能力,并提高產(chǎn)電為目的。研究了共基質(zhì)和緩沖溶液濃度對CW-MFC性能的影響；研究了濕地基質(zhì)在CW-MFC同步降解偶氮染料并產(chǎn)電中發(fā)揮的作用及影響；研究了電極面積及間距對CW-MFC性能的影響。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：選取葡萄糖、乙酸鈉及淀粉作為CW-MFC降解X-3B的共基質(zhì),研究了不同共基質(zhì)對CW-MFC性能的影響。實(shí)驗結(jié)果表明以葡萄糖為共基質(zhì)的CW-MFC對X-3B的去除及產(chǎn)電性能均優(yōu)于乙酸鈉和淀粉實(shí)驗組。CW-MFC中投加不同共基質(zhì),不僅影響對偶氮染料的去除,且對中間產(chǎn)物的進(jìn)一步降解有顯著影響,并通過對陽極微生物的作用影響了系統(tǒng)的產(chǎn)電性能。選取4種不同緩沖液濃度：5 mM-200 mM,研究緩沖液濃度對CW-MFC性能的影響。實(shí)驗結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)增大緩沖液濃度,能夠加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性,促進(jìn)質(zhì)子的傳遞,提高CW-MFC對X-3B的去除以及產(chǎn)電性能,但緩沖液濃度過高會影響到微生物活性,使CW-MFC性能下降。選取5種濕地基質(zhì),研究了基質(zhì)的材料、粒徑及孔隙率對CW-MFC性能的影響。實(shí)驗結(jié)果表明,基質(zhì)材料表面越粗糙,微生物的粘附性能越強(qiáng),而基質(zhì)粒徑及孔隙率越小,微生物附著面積越大,越有利于基質(zhì)中微生物生長,促進(jìn)基質(zhì)層對X-3B的降解,提高CW-MFC的降解性能；但基質(zhì)中微生物量大會導(dǎo)致共基質(zhì)消耗過快,陰陽極微生物營養(yǎng)不足,系統(tǒng)產(chǎn)電性能下降。此外,系統(tǒng)中的傳質(zhì)阻力隨著基質(zhì)粒徑及孔隙率的增大而減小,有利于產(chǎn)電性能的提高。設(shè)置4個不同陰極面積,研究陰極面積對于CW-MFC性能的影響。實(shí)驗結(jié)果表明隨著陰極面積的增大,CW-MFC的去除能力先升高后降低,當(dāng)陰陽極面積比為1.9時,取得了最佳的X-3B去除效果,去除率為99.41%。CW-MFC的產(chǎn)電性能隨著陰極面積的增大而提高,增長的幅度逐漸趨緩,在陰極面積最大時,獲得最佳產(chǎn)電性能,但此時X-3B去除效果較差,僅為85.48%。通過控制陰陽極面積比,達(dá)到陰陽極的反應(yīng)速率的最佳平衡點(diǎn),對CW-MFC中X-3B的去除以及產(chǎn)電有著非常重要的意義。設(shè)置不同的電極間距,研究電極間距對于CW-MFC性能的影響。實(shí)驗結(jié)果表明,電極間距為13.2 cm的CW-MFC取得了最好的X-3B去除以及產(chǎn)電效能,X-3B去除率為91.05%,功率密度為0.196 W/m3。
【關(guān)鍵詞】：人工濕地型微生物燃料電池 活性紅X-3B 降解 產(chǎn)電
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;TM911.45
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 微生物燃料電池10-22
• 1.2.1 微生物燃料電池的原理及分類10-15
• 1.2.2 人工濕地型微生物燃料電池(CW-MFC)15-20
• 1.2.3 人工濕地型微生物燃料電池的挑戰(zhàn)與前景20-22
• 1.3 本文研究的內(nèi)容、目的及意義22-24
• 1.3.1 研究的目的及意義22
• 1.3.2 研究的內(nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗材料及分析測試方法24-31
• 2.1 實(shí)驗裝置24-25
• 2.2 偶氮染料活性艷紅25
• 2.3 實(shí)驗儀器25-26
• 2.4 污泥接種26-27
• 2.5 測定項目及方法27-31
• 2.5.1 CW-MFC電學(xué)性能指標(biāo)27-28
• 2.5.2 水質(zhì)分析指標(biāo)28-29
• 2.5.3 微生物研究方法29-30
• 2.5.4 中間產(chǎn)物測定方法30-31
• 第三章 共基質(zhì)及緩沖液濃度對CW-MFC性能影響的研究31-47
• 3.1 實(shí)驗方法31-32
• 3.2 結(jié)果與討論32-46
• 3.2.1 共基質(zhì)對CW-MFC降解X-3B并產(chǎn)電的影響32-40
• 3.2.2 緩沖液濃度對CW-MFC去除X-3B并產(chǎn)電的影響40-46
• 3.3 小結(jié)46-47
• 第四章 濕地基質(zhì)對CW-MFC性能影響的研究47-64
• 4.1 實(shí)驗方法47-48
• 4.2 結(jié)果與討論48-63
• 4.2.1 濕地基質(zhì)的材料對CW-MFC性能的影響48-56
• 4.2.2 濕地基質(zhì)的粒徑及孔隙率對CW-MFC性能的影響56-63
• 4.3 小結(jié)63-64
• 第五章 電極面積及間距對CW-MFC性能影響的研究64-79
• 5.1 實(shí)驗方法64-65
• 5.2 結(jié)果與討論65-77
• 5.2.1 陰極面積對CW-MFC去除X-3B及產(chǎn)電性能的影響65-73
• 5.2.2 電極間距對CW-MFC性能的影響及原因73-77
• 5.3 小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-82
• 6.1 研究結(jié)論79-81
• 6.2 研究展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果90

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本文編號：456903