人類的發(fā)展離不開能源,傳統(tǒng)的化石類燃料不可再生,并且在使用時會造成環(huán)境污染,已無法滿足人類可持續(xù)性發(fā)展。開發(fā)新能源和進行環(huán)境保護修復(fù)已經(jīng)成為人類可持續(xù)發(fā)展過程中,應(yīng)對能源短缺和環(huán)境污染這兩個全球性難題的解決思路。沉積物微生物燃料電池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)是一種可同時解決能源和環(huán)境問題,獲得可再生能源和實現(xiàn)環(huán)境生物修復(fù)的技術(shù)。根據(jù)沉積物的類型,SMFC可分為活性污泥SMFC和湖泊底泥SMFC�；钚晕勰郤MFC因污泥中有機質(zhì)含量高,可獲得高的產(chǎn)電率,然而在運行過程中,陰極表面會附著影響陰極氧化還原反應(yīng)的生物膜,降低SMFC的產(chǎn)電性能。湖泊底泥SMFC產(chǎn)電效率一般都較低,不利于電能收集,但是通過原位利用電能進行湖泊生物修復(fù)已成為目前研究的一個熱點方向。本文通過理性設(shè)計,通在活性污泥SMFC中沉積物-水界面設(shè)置碳氈隔膜構(gòu)建了碳氈隔膜SMFC,并對其產(chǎn)電性能和機理進行了研究;利用湖泊底泥搭建SMFC,并探究沉積物來源、陰極材料和外電阻對SMFC生物修復(fù)的影響因素;探究當(dāng)利用零價鐵作為SMFC陰極時,鐵陰極在生物修復(fù)過程中的作用機理。研究發(fā)現(xiàn),碳...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 沉積物微生物燃料電池基本原理
    1.3 沉積物微生物燃料電池發(fā)展史
    1.4 沉積物微生物燃料電池應(yīng)用研究進展
    1.5 課題研究目的目的、意義及內(nèi)容
第2章 碳氈隔膜SMFC產(chǎn)電性能與機理的探究
    2.1 引言
        2.1.1 沉積物微生物燃料電池產(chǎn)電影響因素研究進展
        2.1.2 沉積物微生物燃料電池產(chǎn)電性能的改進
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗材料預(yù)處理
        2.2.3 碳氈隔膜SMFC的搭建方法
        2.2.4 沉積物微生物燃料電池電壓的測定
        2.2.5 電化學(xué)阻抗譜的測定
        2.2.6 SMFC陰極生物膜蛋白質(zhì)濃度測定方法
        2.2.7 SMFC陰極掃描電鏡表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 碳氈隔膜SMFC的輸出電壓
        2.3.2 碳氈隔膜SMFC上覆水TOC變化
        2.3.3 碳氈隔膜SMFC電化學(xué)阻抗譜的測定
        2.3.4 碳氈隔膜SMFC陰極生物膜濃度的測定
        2.3.5 碳氈隔膜SMFC陰極生物膜的變化
        2.3.6 碳氈隔膜SMFC中沉積物-水界面碳氈的功能機理
    2.4 本章小節(jié)
第3章 SMFC生物修復(fù)影響因素的探究
    3.1 引言
        3.1.1 湖泊污染產(chǎn)生的危害
        3.1.2 SMFC生物修復(fù)原理
        3.1.3 電活性微生物從MFC陰極獲得電子機理
    3.2 材料與方法
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 硝酸鹽溶液的配置方法
        3.2.3 沉積物的獲取與預(yù)處理
        3.2.4 SMFC的搭建方法
        3.2.5 硝酸鹽溶液濃度的測定方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 沉積物來源對SMFC反硝化的影響
        3.3.2 陰極材料對SMFC反硝化的影響
        3.3.3 不同外電阻對SMFC反硝化的影響
    3.4 本章小節(jié)
第4章 鐵陰極SMFC生物修復(fù)的機理探究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 SMFC的搭建
        4.1.3 SMFC陰極掃描電鏡表征
        4.1.4 SMFC陰極粉末X射線衍射儀表征
        4.1.5 SMFC陰極菌群進行微生物多樣性分析
        4.1.6 SMFC陰極電化學(xué)表征
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 SMFC陰極SEM表征
        4.2.2 SMFC陰極XRD表征
        4.2.3 SMFC陰極生物膜蛋白質(zhì)濃度測
        4.2.4 SMFC陰極菌群微生物多樣性分析
        4.2.5 SMFC陰極電化學(xué)表征
        4.2.6 鐵陰極SMFC生物修復(fù)的機理
    4.3 本章小節(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間主要科研成果



本文編號：3806359