復(fù)合微生物燃料電池的研究.pdf

1、微生物燃料電池是可以將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的反應(yīng)器裝置。隨著研究的深入，微生物燃料電池已可以利用各種污水中所富含有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行電能的生產(chǎn)。它的發(fā)展不僅可以緩解日益緊張的能源危機(jī)以及傳統(tǒng)能源所帶來的溫室效應(yīng)，同時(shí)也可以處理生產(chǎn)和生活中的各種污水。因此微生物燃料電池是一種無污染、清潔的新型能源技術(shù)，其研究和開發(fā)必將受到越來越多的關(guān)注。 本論文采用了雙極室微生物燃料電池系統(tǒng)，以復(fù)合菌作為陽極產(chǎn)電菌種，主要考察了原復(fù)合菌的產(chǎn)電性

2、能，以及溫度、COD濃度、攪拌、陽極pH等操作條件對復(fù)合菌微生物燃料電池系統(tǒng)性能的影響；并進(jìn)一步研究了組成復(fù)合菌體系的各種單菌對系統(tǒng)產(chǎn)電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們所采用的復(fù)合菌體系在模擬污水中具有一定的產(chǎn)電能力，經(jīng)馴化培養(yǎng)后系統(tǒng)的輸出功率增加了146％，并證實(shí)復(fù)合菌產(chǎn)電主要集中在陽極的微生物膜上;系統(tǒng)的性能受初始COD濃度和陽極pH的影響較大，在酸性條件下獲得了最大輸出功率149.17mW/㎡。在產(chǎn)介體菌種的分析實(shí)驗(yàn)中，證明光合細(xì)菌

3、和放線菌均能產(chǎn)生一定量的介體以促進(jìn)系統(tǒng)的電子轉(zhuǎn)移。復(fù)合菌中的乳酸菌的產(chǎn)電性能較好，在COD為1500mg/l的人造污水的最大輸出功率為109.21mW/㎡，分別是其它菌種的6.85倍(放線菌)、7.93倍(酵母菌)和13.86倍(光合細(xì)菌)。 為了進(jìn)一步考察以復(fù)合菌為產(chǎn)電菌種的微生物燃料電池系統(tǒng)利用實(shí)際污水的能力，我們分別采用華潤啤酒污水(COD=579mg/l)和海河乳業(yè)污水(COD=586mg/l)進(jìn)行了產(chǎn)電性能的實(shí)驗(yàn)，其分

4、別獲得了112.22mW/㎡和34.93mW/㎡最大輸出功率，說明了以復(fù)合菌為產(chǎn)電菌種的微生物燃料電池在實(shí)際污水應(yīng)用中具有可行性。 同時(shí)我們還利用循環(huán)掃描伏安法(CV)和環(huán)境掃描電鏡(ESEM)等手段對復(fù)合菌以及各單菌的電化學(xué)性能和生物膜形態(tài)進(jìn)行了鑒定和分析。結(jié)果證實(shí)了復(fù)合菌是一以乳酸菌為優(yōu)勢產(chǎn)電菌種的相互影響的共生體系，光合細(xì)菌和放線菌可以產(chǎn)生較多的氧化還原介體來完成復(fù)合菌中電子在陽極的轉(zhuǎn)移。在此基礎(chǔ)我們對復(fù)合菌陽極的電子轉(zhuǎn)移