可再生能源的開發(fā)和環(huán)境污染的治理是當(dāng)今世界實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所面臨的主要問題。畜禽廢水作為一種典型的高濃度有機廢水，已成為繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源。微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一種利用電化學(xué)活性微生物的催化作用將有機物中所含的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、反應(yīng)條件溫和、清潔無污染等優(yōu)勢。該技術(shù)獨特的產(chǎn)能方式使得其能夠在處理有機廢棄物的同時轉(zhuǎn)化其中所含的化學(xué)能為電能，從而為解決能源危機問題以及環(huán)境污染問題提供新的思路，實現(xiàn)雙贏的局面。 當(dāng)前MFC的研究尚處于起步階段，這項技術(shù)的發(fā)展仍然面臨許多挑戰(zhàn)。其中，較低的功率輸出是限制該技術(shù)商業(yè)化和工程實際應(yīng)用的主要障礙。如何通過對陰陽極材料修飾改性來降低陰陽極電極過電勢，進(jìn)一步優(yōu)化提高M(jìn)FC的整體產(chǎn)電性能尤顯重要。 本文以單室空氣陰極MFC為基礎(chǔ)，從陰陽極材料修飾改性方面對微生物燃料電池的產(chǎn)電性能進(jìn)行優(yōu)化，探討了該技術(shù)處理畜禽廢水及其產(chǎn)電性能，并研究了纖維素與畜禽廢水協(xié)同降解產(chǎn)電作用，以期望推動微生物燃料電池技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域和生物質(zhì)能利用領(lǐng)域的早日應(yīng)用。 首先... 

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    第一節(jié) 研究背景
        1.1.1 能源現(xiàn)狀
        1.1.2 水污染問題
    第二節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微生物燃料電池產(chǎn)電機制
        1.2.2 微生物燃料電池構(gòu)建材料研究
        1.2.3 微生物燃料電池分類
        1.2.4 微生物燃料電池在廢水處理及生物質(zhì)能資源化中的應(yīng)用
    第三節(jié) 主要研究目的及研究內(nèi)容
        1.3.1 研究目的和意義
        1.3.2 主要研究內(nèi)容
第二章 實驗材料和方法
    第一節(jié) 實驗試劑和儀器
        2.1.1 MFC 實驗裝置
        2.1.2 菌種與培養(yǎng)基
        2.1.3 實驗儀器
    第二節(jié) MFC 的啟動和運行
    第三節(jié) 測定項目及分析計算方法
        2.3.1 電池性能的監(jiān)測與計算方法
        2.3.2 化學(xué)性能的監(jiān)測與計算方法
        2.3.3 電化學(xué)測試方法
        2.3.4 材料表征方法
第三章 MFC 處理畜禽廢水產(chǎn)電優(yōu)化研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 實驗材料與方法
        3.2.1 廢水取樣地點及性質(zhì)
        3.2.2 MFC 啟動與運行
    第三節(jié) MFC 處理畜禽廢水產(chǎn)電優(yōu)化研究
        3.3.1 底物濃度對 MFC 性能的影響
        3.3.2 pH 值對 MFC 性能的影響
        3.3.3 廢水電導(dǎo)率對 MFC 性能的影響
        3.3.4 外電阻對 MFC 性能的影響
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第四章 陽極修飾對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 陽極修飾的制備方法
        4.2.1 水合肼修飾陽極的制備
        4.2.2 硝酸修飾陽極的制備
    第三節(jié) 水合肼修飾陽極優(yōu)化研究
        4.3.1 MFC 啟動期
        4.3.2 水合肼修飾陽極對產(chǎn)電性能及內(nèi)阻的影響
        4.3.3 修飾陽極的表征與測試
        4.3.4 小結(jié)
    第四節(jié) 硝酸和水合肼修飾陽極性能對比
        4.4.1 硝酸和水合肼修飾陽極的 MFC 產(chǎn)電性能對比
        4.4.2 修飾陽極的表征與測試
        4.4.3 小結(jié)
    第五節(jié) 本章小結(jié)
第五章 陰極修飾對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 修飾陰極的制備方法
    第三節(jié) 陰極修飾對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
        5.3.1 陰極電化學(xué)性能
        5.3.2 MFC 啟動期
        5.3.3 陰極修飾對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
        5.3.4 陰極修飾對 COD 去除及 CE 的影響
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第六章 陰陽極修飾耦合作用及其在畜禽廢水中的應(yīng)用
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 陰陽極同時修飾的耦合作用
        6.2.1 陰陽極同時修飾對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
        6.2.2 陰陽極同時修飾對 COD 去除及 CE 的影響
        6.2.3 CV 測試分析
        6.2.4 小結(jié)
    第三節(jié) 陰陽極耦合 MFC 處理畜禽廢水應(yīng)用研究
        6.3.1 啟動期
        6.3.2 pH 值對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
        6.3.3 電導(dǎo)率對 MFC 產(chǎn)電性能的影響
        6.3.4 MFC 處理畜禽廢水研究現(xiàn)狀對比分析
        6.3.5 小結(jié)
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第七章 纖維素與畜禽廢水協(xié)同處理初步研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 纖維素與畜禽廢水協(xié)同產(chǎn)電研究
        7.2.1 不同菌種接種 MFC 處理纖維素產(chǎn)電對比
        7.2.2 纖維素與畜禽廢水協(xié)同產(chǎn)電特性
        7.2.3 纖維素與畜禽廢水 COD 去除效果及 MFC 庫侖效率
    第三節(jié) 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    第一節(jié) 結(jié)論
    第二節(jié) 主要創(chuàng)新點
    第三節(jié) 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3681988