基于底物類(lèi)型的沉積型微生物燃料電池產(chǎn)電特性研究.pdf

1、近年來(lái),由于在實(shí)現(xiàn)廢棄物或廢水無(wú)害化的同時(shí)可產(chǎn)生寶貴電能,微生物燃料電池(Microbial Fud Cell,MFC)技術(shù)受到各界廣泛關(guān)注。其中,沉積型MFC(Sediment MFC,SMFC)因其不需投加電子受體或供氧劑、成本低、無(wú)二次污染、可用于水體原位修復(fù)等特點(diǎn),引起越來(lái)越多研究者的興趣。本研究分別以葡萄糖、乙酸鈉、藍(lán)藻酸化液和藍(lán)藻為產(chǎn)電底物,從電池性能、產(chǎn)電特性、陽(yáng)極生物膜特性等方面綜合考察了底物類(lèi)型對(duì)SMFC運(yùn)行特性的影響

2、,并結(jié)合循環(huán)伏安法對(duì)其電子傳遞特征進(jìn)行了深入分析,不僅可豐富和充實(shí)SMFC的理論內(nèi)涵,也是對(duì)現(xiàn)有藍(lán)藻資源化技術(shù)的很好補(bǔ)充,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 (1)不同底物條件下SMFC啟動(dòng)和電池性能研究表明,電池功率密度與底物去除之間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。以藍(lán)藻酸化液為底物的SMFC體系,不僅最大功率密度最高,為63.24 mW/m2,COD去除率及底物降解速率也最大,分別為72.6％和0.607 kg

3、COD/(m33·d)。其次為乙酸鈉和葡萄糖體系,最大功率密度和COD去除率分別為50.92mW/m2、42.14 mW/m2和72.0％、53.6％。藍(lán)藻酸化液可作為SMFC的產(chǎn)電底物。
　　 (2)底物類(lèi)型對(duì)SMFC體系產(chǎn)電特性的影響研究表明,底物類(lèi)型通過(guò)影響微生物的代謝活性和陽(yáng)極生物膜生長(zhǎng)情況改變體系的活化阻力、傳質(zhì)阻力及陰陽(yáng)極電勢(shì),最終影響體系的功率密度輸出。藍(lán)藻酸化液體系的陽(yáng)極電勢(shì)最低,為-427 mV,陰極電勢(shì)最高,

4、為164 mV,電池電勢(shì)最大,為591 mV,表觀(guān)內(nèi)阻最小,為461Ω,故其輸出功率密度也最大,達(dá)71.77 mW/m2。
　　 (3)底物類(lèi)型對(duì)SMFC體系陽(yáng)極生物膜特性的影響研究表明,葡萄糖為底物的SMFC體系胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)總量最高,為19.28mg/gVS。由于細(xì)胞內(nèi)源代謝,空白體系EPS總量次之,為17.44 mg/gVS。藍(lán)藻酸化液為底物造成的