在現(xiàn)今能源緊缺、環(huán)境污染嚴重的大前提下，以生物質發(fā)電技術為核心的微生物燃料電池(microbial fuel cell，MFC)越來越受到人們的關注，微生物燃料電池獨特的產(chǎn)電、去污兩種特性，是它成為眾多研究者關注的主要原因。 實驗充分考慮了已有的微生物燃料電池結構、類型，比較其優(yōu)缺點，設計了一種以生活污水為電解液的雙室生物陰極MFC。課題以間歇式、連續(xù)流兩種進水方式運行MFC為實驗基礎，考察了進水底物濃度、水力停留時間的改變及質子在離子交換膜間擴散轉移對電池性能的影響，并結合電化學、動力學等研究方法初步探討了生物陰極MFC在處理生活污水、產(chǎn)電時的基礎性能，并取得以下實驗成果： 進水有機底物濃度對MFC的電壓輸出、功率密度具有明顯的“飽和效應”，進水底物濃度越大，電池電壓提升越慢，可以用經(jīng)典的Monod方程來描述這一變化規(guī)律，實驗得到了連續(xù)流時電壓隨進水COD濃度變化的Monod經(jīng)驗公式：V=132.1S94.34+S。相比間歇式來說，進水底物濃度相同時，連續(xù)流運行MFC有更好的水力紊動條件，電池的輸出電壓、功率密度及COD去除率都高于間歇式；并且在實驗中得到最大的電壓輸出為118.6m...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 環(huán)境污染下新能源的發(fā)展
        1.1.1 能源危機與空氣污染
        1.1.2 水污染現(xiàn)狀
        1.1.3 污水的能源化利用
    1.2 微生物燃料電池技術
        1.2.1 MFC 的發(fā)展歷程
        1.2.2 MFC 的工作原理
        1.2.3 產(chǎn)電細菌的電子轉移機理
        1.2.4 生物陰極微生物燃料電池
    1.3 課題研究的目的和意義
    1.4 課題研究的內(nèi)容
2 實驗方法與材料
    2.1 生物陰極燃料電池的構建與啟動
        2.1.1 反應器結構設計
        2.1.2 MFC 離子交換膜的選取
        2.1.3 材料預處理
        2.1.4 反應器的接種與啟動
    2.2 數(shù)據(jù)的采集與方法
        2.2.1 電壓采集
        2.2.2 實驗化學參數(shù)分析方法
    2.3 MFC 的性能評價與計算
        2.3.1 極化曲線與功率密度曲線
        2.3.2 MFC 內(nèi)阻的計算
        2.3.3 庫倫效率
        2.3.4 COD 去除率
        2.3.5 MFC 的電位化學分析理論
3 間歇式進水 MFC 處理生活污水的性能研究
    3.1 MFC 的啟動
    3.2 MFC 啟動初期的運行特性
        3.2.1 陽極有機底物的變化規(guī)律
        3.2.2 MFC 的產(chǎn)電性能
    3.3 MFC 穩(wěn)定運行期對生活污水的處理性能
        3.3.1 COD 去除效果及庫侖效率
        3.3.2 電池輸出電壓
        3.3.3 功率密度
    3.4 無緩沖劑時 MFC 的 PH 值變化影響
        3.4.1 pH 值的變化對 MFC 的影響
        3.4.2 OH－在離子交換膜中的傳質
    3.5 小結
4 連續(xù)流進水 MFC 處理生活污水的性能研究
    4.1 進水底物濃度對 MFC 的影響
        4.1.1 COD 去除率及電壓輸出
        4.1.2 輸出電壓 Monod 經(jīng)驗公式的建立
        4.1.3 功率密度與庫侖效率
    4.2 最優(yōu)水力停留時間選擇
        4.2.1 不同 HRT 下 MFC 的產(chǎn)電性能
        4.2.2 有機物去除率
    4.3 PH 對 MFC 的影響變化比較
    4.4 小結
5 結論
致謝
參考文獻



本文編號：3857051