生物電化學系統(tǒng)（Bioelectrochemical System,BES）是一種利用微生物與電極之間的電荷傳遞來催化電化學反應發(fā)生的裝置。通過微生物與電極之間的電荷傳遞過程可將BES分為微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell,MFC）、微生物電解池（Microbial Electrolysis Cell,MEC）。在BES中生物膜電極起著至關重要的作用,其既可應用于MFC陽極產(chǎn)電,也可應用于MEC去除污染物。生物膜電極微生物群落結構多樣性決定了其功能多樣性,本研究將從生物膜電極多功能特性角度出發(fā),探討在MFC及MEC中生物膜電極產(chǎn)電及降解不同目標污染物的可行性。選用氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）修飾的石墨刷（Graphite Brush,GB）作為陽極構建MFC,以乙酸鈉作為電子供體馴化培養(yǎng)電化學活性生物膜,并用該馴化成熟的生物膜電極用于MFC陽極降解米粉廢水產(chǎn)電。結果顯示:米粉廢水的初始化學需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）濃度為1200 mg·L^-1,MFC的最大功率密度可達1273.89 mW ... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 水中常見的污染物及其治理
        1.1.1 COD的污染及其治理
        1.1.2 硝氮的污染及其治理
        1.1.3 氯酚的污染及其治理
    1.2 生物電化學系統(tǒng)的原理及其應用
        1.2.1 MFC的原理及其應用
        1.2.2 MEC的原理及其應用
        1.2.3 電子傳遞方式
    1.3 BES應用于水中常見的污染物
        1.3.1 MFC應用于水中COD的去除
        1.3.2 MEC應用于水中硝氮和氯酚的去除
    1.4 BES系統(tǒng)中的電極材料修飾
    1.5 BES系統(tǒng)中的電化學活性生物膜
        1.5.1 MFC系統(tǒng)中的電化學活性生物膜
        1.5.2 MEC系統(tǒng)中的電化學活性生物膜
        1.5.3 BES系統(tǒng)中的多功能活性生物膜
    1.6 Geobacter菌屬在BES中的應用
        1.6.1 Geobacter菌屬應用于MFC產(chǎn)電
        1.6.2 Geobacter菌屬應用于MEC陰極降解
    1.7 本課題的研究意義與內(nèi)容
        1.7.1 本課題的研究意義
        1.7.2 本課題的研究內(nèi)容
第二章 實驗材料與方法
    2.1 實驗儀器和試劑制備
        2.1.1 實驗儀器
        2.1.2 實驗藥品及試劑
    2.2 電極制備
        2.2.1 GO合成方法-ImprovedHummers
        2.2.2 GO復合電極的制備方法
    2.3 電化學活性生物膜的培養(yǎng)及應用
        2.3.1 電化學活性生物膜的富集培養(yǎng)
        2.3.2 電化學活性生物膜用于米粉廢水產(chǎn)電
        2.3.3 電化學活性生物膜用于脫氮、脫氯
    2.4 實驗分析測試方法
        2.4.1 COD快速消解分光光度法測定
        2.4.2 功率密度與極化曲線
        2.4.3 不同污染物降解效率的計算
        2.4.4 電化學活性生物膜形貌分析
        2.4.5 電化學活性生物膜官能團分析
        2.4.6 電化學活性生物膜電化學分析
        2.4.7 電化學生物膜生物學分析
第三章 MFC用于米粉廢水產(chǎn)電及富含Geobacter菌屬電化學活性生物膜鑒定
    3.1 材料與方法
        3.1.1 實驗用水
        3.1.2 MFC裝置的啟動與運行
        3.1.3 實驗方法
    3.2 實際米粉廢水產(chǎn)電及能量回收
        3.2.1 MFC產(chǎn)電
        3.2.2 功率密度和極化曲線
        3.2.3 能量回收與庫倫效率
    3.3 MFC陽極理化特性表征
        3.3.1 陽極表面形貌
        3.3.2 陽極理化表征
        3.3.3 陽極電化學活性生物膜的電化學表征
    3.4 微生物群落結構鑒定
    3.5 本章小結
第四章 電化學活性生物膜電極反轉用于MEC脫氮、脫氯及菌群結構的鑒定
    4.1 材料與方法
    4.2 結果與討論
        4.2.1 MEC脫氮陰極電流
        4.2.2 MEC生物陰極反硝化脫氮
        4.2.3 MFC陽極轉換為MEC生物陰極應用于脫氯
        4.2.4 MFC陽極轉換為MEC生物陰極應用于脫氯
        4.2.5 MFC陽極轉換為MEC生物陰極分步脫氮、脫氯
        4.2.6 降解過程中電極FTIR變化
        4.2.7 不同目標污染物降解過程中電極Raman變化
        4.2.8 不同目標污染物降解過程中電極CV變化
        4.2.9 電極微生物的分子生物學分析
        4.2.10 電子傳遞機理的推測
    4.3 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]氯酚類廢水處理機理研究進展[J]. 項奇,謝晟瑜,張佳麗,俞林佳,沈昊宇,胡美琴,董新艷.  工業(yè)水處理. 2017(11)
[2]石墨烯氧化物氣凝膠修飾金屬陽極促進微生物燃料電池的產(chǎn)電性能[J]. 楊曉雙,王凱,馮春華,韋朝海.  環(huán)境工程學報. 2017(04)
[3]微生物燃料電池陽極材料的最新研究進展[J]. 陳妹瓊,程發(fā)良,郭文顯,張敏,柳鵬.  電源技術. 2015(04)
[4]微生物燃料電池耦合連續(xù)攪拌反應系統(tǒng)（CSTR）低溫下處理“糖蜜-電鍍”廢水[J]. 謝靜怡,李永峰,孫彩玉,秦必達.  環(huán)境化學. 2015(04)
[5]2001—2012年全國水環(huán)境質量趨勢分析[J]. 劉允,孫宗光.  環(huán)境化學. 2014(02)
[6]典型氯酚類化合物對水生生物的毒性研究進展[J]. 余麗琴,趙高峰,馮敏,李昆,文武,張盼偉,鄒曉雯,周懷東.  生態(tài)毒理學報. 2013(05)
[7]生物電化學系統(tǒng)還原降解氯霉素[J]. 孫飛,王愛杰,嚴群,張光生.  生物工程學報. 2013(02)
[8]中國廢水排放氨氮控制標準評述[J]. 陳艷卿.  環(huán)境科學與管理. 2011(03)
[9]中國水污染現(xiàn)狀及防治對策[J]. 江曙光.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2010(07)
[10]A/O/O生物流化床處理焦化廢水中酚類組成及降解特性分析[J]. 張偉,韋朝海,彭平安,任曼.  環(huán)境工程學報. 2010(02)

博士論文
[1]雙室微生物燃料電池脫氮特性及微生物學機理研究[D]. 趙慧敏.長安大學 2016
[2]微生物燃料電池同步脫氮產(chǎn)電性能及機理研究[D]. 張吉強.浙江大學 2014



本文編號：3013520