基于底物類型的沉積型微生物燃料電池產(chǎn)電特性研究.pdf

1、近年來,由于在實現(xiàn)廢棄物或廢水無害化的同時可產(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、無二次污染、可用于水體原位修復等特點,引起越來越多研究者的興趣。本研究分別以葡萄糖、乙酸鈉、藍藻酸化液和藍藻為產(chǎn)電底物,從電池性能、產(chǎn)電特性、陽極生物膜特性等方面綜合考察了底物類型對SMFC運行特性的影響

2、,并結(jié)合循環(huán)伏安法對其電子傳遞特征進行了深入分析,不僅可豐富和充實SMFC的理論內(nèi)涵,也是對現(xiàn)有藍藻資源化技術(shù)的很好補充,具有重要的學術(shù)價值和應(yīng)用前景。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 (1)不同底物條件下SMFC啟動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％。藍藻酸化液可作為SMFC的產(chǎn)電底物。
　　 (2)底物類型對SMFC體系產(chǎn)電特性的影響研究表明,底物類型通過影響微生物的代謝活性和陽極生物膜生長情況改變體系的活化阻力、傳質(zhì)阻力及陰陽極電勢,最終影響體系的功率密度輸出。藍藻酸化液體系的陽極電勢最低,為-427 mV,陰極電勢最高,

4、為164 mV,電池電勢最大,為591 mV,表觀內(nèi)阻最小,為461Ω,故其輸出功率密度也最大,達71.77 mW/m2。
　　 (3)底物類型對SMFC體系陽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。由于細胞內(nèi)源代謝,空白體系EPS總量次之,為17.44 mg/gVS。藍藻酸化液為底物造成的