微生物燃料電池(MFCs)是一種新穎的能量轉(zhuǎn)換技術(shù),利用微生物作催化劑將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。為提高銅的去除與回收,本研究將碳納米管和二氧化錳應(yīng)用于MFCs中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)制備了CNTs/EG、0.02gMnO₂/CNTs、0.03gMnO_2/CNTs改性陽極,電極經(jīng)過改性后,XRD和FTIR測(cè)試表明二氧化錳與碳納米管成功的附著在電極上,SEM測(cè)試顯示改性陽極表面變得粗糙;表面潤濕性測(cè)試顯示改性陽極的表面接觸角減小,CNTs/EG改性電極表面接觸角最小為11.17°;循環(huán)伏安曲線測(cè)試表明改性電極電子傳遞速率加快,交流阻抗測(cè)試顯示內(nèi)阻減小,其中CNTs/EG電極的歐姆內(nèi)阻最小為11.89Ω,電荷傳遞內(nèi)阻最小為276.8Ω。(2)改性電極做陽極應(yīng)用于MFC中,石墨陽極、CNTs/EG、0.02gMnO₂/CNTs、0.03gMnO_2/CNTs改性陽極最大輸出電壓分別為0.44V、0.58V、0.61V、0.67V;最大功率密度分別為184.39mW/m²、561.09mW/...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池(MFC)
        1.2.1 微生物燃料電池工作原理
        1.2.2 微生物燃料電池的發(fā)展歷史
        1.2.3 微生物細(xì)菌電子轉(zhuǎn)移機(jī)制
    1.3 微生物燃料電池還原重金屬廢水的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 微生物燃料電池還原重金屬原理
        1.3.2 微生物燃料電池還原重金屬分類
    1.4 微生物燃料電池陽極材料研究進(jìn)展
        1.4.1 CNTs及其復(fù)合材料
        1.4.2 二氧化錳/碳復(fù)合材料
    1.5 本論文的研究目的和內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.1 試劑和材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 MFC運(yùn)行所需要的實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.1 菌種來源和培養(yǎng)
        2.2.2 石墨電極預(yù)處理
        2.2.3 質(zhì)子交換膜預(yù)處理
        2.2.4 陰極液的配制
        2.2.5 陽極液的配制
    2.3 微生物燃料電池的構(gòu)建與啟動(dòng)
        2.3.1 微生物燃料電池的構(gòu)建
        2.3.2 微生物燃料電池的啟動(dòng)
    2.4 材料表征方法
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.2 X射線粉末衍射(XRD)
        2.4.3 傅里葉紅外光譜(FTIR)
        2.4.4 表面潤濕性分析
        2.4.5 X射線電子能譜法(XPS)
    2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)與測(cè)試方法
        2.5.1 輸出電壓
        2.5.2 功率密度和極化曲線
        2.5.3 內(nèi)阻
        2.5.4 COD和庫倫效率
        2.5.5 Cu²⁺去除率
        2.5.6 電化學(xué)測(cè)試方法
        2.5.7 微生物群落分析
第三章 改性電極的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 改性電極的制備
        3.2.1 二氧化錳的制備
        3.2.2 碳納米管的提純
        3.2.3 二氧化錳/碳納米管復(fù)合材料
        3.2.4 改性電極的制備
    3.3 改性電極的表征
        3.3.1 改性電極SEM分析
        3.3.2 EDS分析
        3.3.3 改性電極XRD分析
        3.3.4 改性電極FTIR分析
        3.3.5 表面潤濕性分析
        3.3.6 改性電極的電化學(xué)性能
    3.4 小結(jié)
第四章 改性陽極MFC處理含銅廢水的探究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 輸出電壓
        4.3.2 功率密度曲線
        4.3.3 極化曲線
        4.3.4 電壓-電流曲線
        4.3.5 循環(huán)伏安測(cè)試分析
        4.3.6 交流阻抗測(cè)試分析
        4.3.7 COD去除率和庫倫效率
        4.3.8 Cu²⁺去除率
        4.3.9 陰極XPS分析
        4.3.10 微生物群落分析
    4.4 小結(jié)
第五章 二氧化錳/碳納米管陽極MFC處理不同濃度含銅廢水
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 輸出電壓
        5.3.2 功率密度曲線
        5.3.3 電壓-電流曲線
        5.3.4 交流阻抗測(cè)試分析
        5.3.5 COD去除率
        5.3.6 Cu²⁺去除率
        5.3.7 陰極XPS分析
        5.3.8 陰極形態(tài)
        5.3.9 微生物群落分析
    5.4 小結(jié)
結(jié)論與展望
    1 結(jié)論
    2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果目錄



本文編號(hào)：3763017