本文關鍵詞：微生物燃料電池去除地下水中五價釩及其微生物群落的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著釩工業(yè)的快速發(fā)展,地下水環(huán)境中的釩污染日趨嚴重。釩的毒性隨價態(tài)的升高而增強,其中五價釩毒性最強。與傳統(tǒng)的物理、化學處理工藝相比,生物法成本更加低廉且環(huán)境友好。本研究中,使用微生物燃料電池還原人工模擬地下水溶液中的五價釩,采用單室空氣陰極型微生物燃料電池,改變碳源及其他影響因素,并對反應運行條件進行優(yōu)化,以求最佳去除效果,此外還對微生物燃料電池的陽極微生物進行群落分析和機理探究,獲得以下結果:單室微生物燃料電池實現(xiàn)了同時去除五價釩和有機物并回收電能,而且所選四種碳源(葡萄糖、乙酸鈉、檸檬酸鈉、可溶性淀粉)均可作為微生物燃料電池中微生物的碳源和能源,使得各功能微生物得以還原五價釩并產(chǎn)電。通過產(chǎn)電性能(589.1 mW/m2)及五價釩去除率(77.6%)的比較可知,最優(yōu)碳源為乙酸鈉。在四個影響因素中,五價釩濃度對微生物燃料電池去除五價釩并產(chǎn)電過程的影響最為明顯,其次為COD及電導率,而外電阻的影響較小�；趩我蛩貙嶒炈媒Y果,利用響應曲面法,對反應的初始五價釩濃度、初始COD濃度以及電導率三個因素進行了優(yōu)化,以反應結束時五價釩濃度最低為目標,得到了初始五價釩濃度75.44 mg/L,初始COD濃度1007.48 mg/L以及電導率11.98 m S/cm的最優(yōu)條件,此時微生物燃料電池輸出功率為605.3 mW/m2,五價釩去除率達80.69%。通過分子生物學方法,對陽極微生物進行分析可知,特定功能菌在除釩產(chǎn)電過程中起主要作用。異化金屬還原菌如變形菌門γ-變形菌綱腸桿菌屬、假單胞菌屬等,和所占比例最大的放線菌門(63.66%)以及較大的螺旋體門(7.48%)對五價釩進行還原;產(chǎn)電微生物擬桿菌門擬桿菌綱Dysgonomonas屬、變形菌門γ-變形菌綱腸桿菌屬等在微生物燃料電池中起產(chǎn)電作用;以乙酸鈉為碳源能源的微生物,和一些發(fā)酵型微生物在氧化過程及其產(chǎn)物對于五價釩還原反應起重要作用。綜上所述,微生物燃料電池去除地下水中五價釩是可行的,乙酸鈉作為碳源時效果最佳。通過研究功能微生物對除釩及產(chǎn)電影響,以及條件優(yōu)化得到最優(yōu)運行結果,提升地下水中五價釩去除效果,為今后地下水五價釩污染修復提供借鑒。
【關鍵詞】：微生物燃料電池 五價釩 地下水 生物還原 微生物群落
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.45;X523
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 五價釩的來源與危害10-11
• 1.2 五價釩污染控制技術11-13
• 1.3 微生物燃料電池研究進展13-16
• 1.3.1 工作原理及優(yōu)勢13-15
• 1.3.2 應用研究進展15-16
• 1.4 研究目的、內(nèi)容及創(chuàng)新點16-18
• 1.4.1 研究目的16-17
• 1.4.2 研究內(nèi)容17-18
• 1.4.3 研究創(chuàng)新點18
• 1.5 技術路線18-20
• 第2章 碳源優(yōu)選及影響因素研究20-33
• 2.1 引言20-21
• 2.2 材料與方法21-25
• 2.2.1 實驗材料與裝置21-24
• 2.2.2 分析測試方法24
• 2.2.3 電化學檢測及數(shù)據(jù)表達24-25
• 2.3 結果與討論25-32
• 2.3.1 微生物燃料產(chǎn)電性能評價25-26
• 2.3.2 五價釩去除效果及碳源優(yōu)選26-27
• 2.3.3 影響因素分析27-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第3章 響應曲面優(yōu)化運行條件研究33-42
• 3.1 引言33-35
• 3.2 材料與方法35-36
• 3.2.1 實驗材料與裝置35
• 3.2.2 分析測試方法35-36
• 3.3 結果與討論36-41
• 3.3.1 響應方程分析36-38
• 3.3.2 3D響應曲線圖及等值線圖分析38-41
• 3.3.3 響應曲面法優(yōu)化41
• 3.4 本章小結41-42
• 第4章 五價釩還原產(chǎn)物與微生物群落分析42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 材料與方法42-43
• 4.2.1 實驗材料與裝置42-43
• 4.2.2 分析測試方法43
• 4.3 結果與討論43-50
• 4.3.1 還原產(chǎn)物分析43-44
• 4.3.2 微生物群落分析44-50
• 4.4 本章小結50-51
• 第5章 結論與展望51-53
• 5.1 結論51-52
• 5.2 展望52-53
• 參考文獻53-62
• 致謝62-63
• 個人簡歷63-64

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