沉积型微生物燃料电池对 模拟湖泊水中磷的去除

沉积型微生物燃料电池(SMFC)是借助于沉积物中具有电化学活性微生物的催化作用,氧化沉积物中有机物以获得电能的一种装置,它具有用于淡水水体的原位修复的潜力.以湖泊底泥为阳极底物,含磷模拟配水为阴极液,构建了SMFC系统,研究了其产电性能及其对水中总磷去除的影响.结果表明,构建的SMFC系统可成功产电,运行22 d后输出电压达到最大值0.28 V(外电阻为1 000Ω).稳定运行期间,底泥烧失量由4.42%降低至1.91%;底泥氧化还原电位显著提高,由初始的-254 m V上升至-183 m V;溶液p H由初始的6.02上升至7.34;水中总磷浓度由10 mg/L降低至0.13 mg/L,这可能与SMFC使底泥电位、p H升高有关.     

聚苯胺修饰阴极对沉积型微生物燃料电池产电性能的影响

考察了聚苯胺（PANI）修饰阴极对沉积型微生物燃料电池（SMFC）产电性能和有机质去除率的影响。衰减全反射红外光谱（ATR）表征证明修饰电极表面PANI为导电的质子掺杂状态。电化学阻抗谱（EIS）测试揭示,PANI修饰电极的欧姆内阻（R‰）和电荷转移内阻（R。）明显低于空白电极,且随着PANI负载量的增大逐渐减小。以PANI修饰阴极序批式运行沉积型微生物燃料电池（SMFC）,可以显著提高SMFC的产电性能以及沉积物中有机质去除率。与空白阴极SMFC体系相比,PANI—110修饰阴极SMFC的最大功率密度增大了64倍,表观内阻减小了12倍,SCOD去除率由12．4％增大到40．3％。     

微生物燃料电池处理剩余污泥及其产电特性

针对目前存在的剩余污泥处理问题,采用沉积型微生物燃料电池(SMFC)处理二沉池剩余污泥,考察了不同条件下其产电特性及污泥减量化情况.SMFC运行一个周期(60 d),无表面曝气,不投加缓冲溶液的条件下获得最大功率密度可达9.45 W/m3;表面曝气和投加缓冲溶液均可提高SMFC的产电性能.闭路运行SMFC一个周期后,TCOD、TSS、VSS去除率均显著高于开路状态,且底物中投加氧化物可以提高有机物的去除率.微生物燃料电池可以用来实现剩余污泥的减量,并同时产生电能.     

光催化材料对微生物燃料电池的影响

微生物燃料电池是微生物-电化学装置,利用产电菌氧化有机物,将化学能转化为电能,在开发新能源和污染物处理方面具有巨大潜力.光催化微生物燃料电池利用半导体材料作为光电极,将光能引入到微生物燃料电池中,能够同步利用太阳能并且提高微生物燃料电池的产电效率.总结了国内外微生物燃料电池体系中半导体材料作为光电极的研究,对光催化微生物燃料电池的机理、生物电极与光电极的协同作用、产电性能以及污染物去除方面进行总结,并对其推广应用进行展望.     

微生物燃料电池阳极材料的研究进展

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是近些年发展起来的具有去污和产能双重功能的生物电化学系统。本文简要介绍MFCs的工作原理,主要概述微生物燃料电池阳极材料的研究进展,最后对微生物燃料电池阳极材料的发展和微生物燃料电池的应用前景进行展望。     

微生物燃料电池型人工湿地去除抗生素的效能研究

考察了微生物燃料电池型人工湿地(MFC-CW)系统对不同浓度抗生素的去除效果和产电特性,以及不同共基质浓度对去除抗生素和产电的影响.结果表明,系统对磺胺甲恶唑(SMX)和四环素(TC)的去除分别以微生物降解和吸附为主.四环素具有较强的极性,进入系统后能够立即被填料稳定吸附.磺胺甲恶唑易随水流动,更容易被微生物降解.进水抗生素浓度越高,出水浓度越高,系统开路电压越低.同时,进水共基质浓度也影响MFC-CW对抗生素的去除效率和产电能力.随着系统共基质浓度的增加,系统开路电压和系统内阻逐渐增大,而系统库伦效率逐渐下降.由此表明进水抗生素浓度和共基质浓度都应控制在一定范围内,才能使系统在产电、抗生素降解方面达到优化平衡.     

微生物燃料电池中碳基阳极材料和表面修饰碳基阳极材料研究进展

 随着能源匮乏和水污染问题的加剧,迫切需要寻找新的能源开发和利用技术。微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的高效生物质能利用方式,可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,具有去污和产能双重功能。产电微生物附着的阳极对MFCs 性能具有重要影响。碳基材料成本低、导电性高且生物相容性好,被广泛用于MFCs 的阳极材料。分别从传统碳材料、三维多孔碳基材料、化学法表面处理改性、碳纳米材料修饰和导电聚合物修饰等方面综述了MFCs 碳基阳极材料的最新研究成果,探讨了三维多孔结构和表面修饰促进MFCs 产电性能的微观本质,并对碳基阳极材料的应用前景进行分析和展望。     

沉积型含油污泥微生物燃料电池的性能

以含油污泥为阳极底物构筑了沉积型微生物燃料电池(SMFC),通过检测输出电压、功率密度、表观内阻和原油去除效果等性能指标,分别考察了阳极填料、电极面积、pH对SMFC的性能影响.结果表明:相比活性炭填料,碳毡填料使SMFC发电性能更优且原油去除率提高了8.03%;增加电极面积,SMFC内阻减小、发电性能和原油去除率得到提升;酸性或碱性阳极底物不利于SMFC发电和降解油污,而阳极底物的pH=7.5时,SMFC的发电及油污降解性能最佳,输出电压和原油去除率分别达373.7 mV、45.36%.     

含油污泥生物电化学系统的产电性能及阳极膜菌群变化特征

含油污泥是影响油田及周边环境质量的一大难题,现有资源化方法处理过程复杂、成本高,且存在二次污染风险,生物电化学系统能资源化利用含油污泥同时发电。为探讨含油污泥生物电化学系统的产电效能及阳极膜微生物变化特征,构筑了以含油污泥为阳极底物的单室无膜沉积型生物电化学系统。通过系统电压产出、功率密度、极化曲线及CV曲线,考察系统的产电效能;同时,采用生物宏基因组分类测序分析产电稳定阳极碳毡上和初始含油污泥的微生物群落组成及丰度。结果发现,系统最大输出电压、输出功率为320.7mV、3 353.7mW/m2,阳极生物膜具有较强电活性,循环伏安曲线呈“S”形状,氧化还原峰分别在0V和-0.5V,极限电流值为0.12A/cm2;系统产电稳定期阳极膜(TZ)的多样性指数Seq 数、AEC指数、Chao1均低于相应的初始沉积物(YN1),说明TZ的微生物菌群多样性降低,且两者微生物种类及丰度差异性显著,TZ的优势菌群为Proteobacteria,YN1优势菌群为 Firmicutes。生物电化学系统为油泥处理提供一种新技术,能有效资源化利用油泥同时发电,从而实现双赢。     

微生物燃料电池技术发展及其应用前景

微生物燃料电池可以借助微生物的催化作用直接将燃料(如有机酸,糖类等)的化学能转化为电能.某些类型的细菌具有将电子传递到细胞外并与外界电子受体接合的能力,可以用于构建微生物燃料电池.微生物燃料电池的研究集中于产电细菌、电极材料和电池反应器构型等方面,同时,微生物燃料电池在废水处理、生物修复等方面具有广阔的应用前景.     

沟渠湿地水体和底泥中有机质时空分布规律研究

通过分析沟渠湿地水体和底泥中有机质浓度的时空分布规律,发现在芦苇和茭草湿地,40cm以下深度底泥中有机质含量高,是同一层次农田土壤的3倍左右,即底泥对有机质有显著的累积效应.湿地水体中的CODCr浓度随季节发生很大变化,最高浓度出现于1～3月,远超地表水Ⅴ类水质标准,有很大的污染性;而在其余季节含量较低.有机质的这种年度变化主要由植物生长和残体分解引起.死亡的植物茎叶沉积在底泥表层,引起底泥有机质矿化速率发生变化,9月至次年6月芦苇底泥有机质的矿化速率为21 3～133 6g/(m3·d-1),茭草底泥为30 4～119 6g/(m3·d-1).     

微生物燃料电池电极材料研究进展

 微生物燃料电池(MFC)是一种具备污水处理和产电功能的生物电化学技术装量,在微生物催化下将有机能转化成电能。综述了MFC 电极材料的研究进展,评述了阳极材料及其功能的修饰、阴极催化剂对污水处理和MFC 产电性能的进展,指出MFC电极材料设计和研究是未来的发展重点。     

浅层湖泊沉积物碱性磷酸酶活性垂向特征初探

研究了福州市西湖沉积物中碱性磷酸酶活性(PAP)的垂向分布特征,探讨了其活性的来源及影响因素.初步的研究表明:西湖沉积物中的碱性磷酸酶活性和底泥中溶解性磷的变化趋势基本一致,但高浓度的溶解性磷对APA产生一定的抑制作用;活性的来源与水体中沉积下来生物的残体以及微生物代谢物有关.     

文思湖底泥污染物覆土缓释可行性研究

通过实验室模拟研究了覆土法对三峡大学文思湖底泥中污染物缓释的可行性.通过监测上覆水体中总氮、总磷和有机质浓度水平监控底泥中污染物释放过程,发现底泥覆土之后上覆水体中总氮、总磷和有机质浓度水平均显著降低,与覆土材料自身向上覆水体释放的氮源、磷源和有机质浓度水平相当.结果表明,覆土可以明显抑制底泥中污染物向上覆水体的释放,因此通过覆土以抑制底泥污染物释放可行.     

连续流双室微生物燃料电池试验研究

目的研究原水初始pH值、不同NaCl质量浓度和水力停留时间(HRT)对连续流双室微生物燃料电池的产电及污水处理效果的影响,使其产电及污水处理效果可以达到最好.方法试验以生活污水为研究对象,自行设计连续流双室微生物燃料电池处理工艺装置进行试验.结果在原水初始pH值为8、NaCl质量浓度为5 g/L和HRT为24 h时,连续流双室微生物燃料电池产电及污水处理效果可以达到最好.结论原水初始pH值、原水不同NaCl质量浓度和水力停留时间(HRT)对微生物燃料电池产电及污水处理效果的影响均较大.     

空气阴极微生物燃料电池处理模拟酸性矿井水的研究

酸性矿井水因pH值低、重金属离子含量高,难以直接采用硫酸盐还原菌生化处理.试验构建了空气阴极微生物燃料电池系统来处理酸性矿井水,有效处理废水H+和重金属离子,同时还能产电.构建的空气阴极微生物燃料电池系统(污泥量40mL,硫酸盐还原菌30mL,阳极材料为碳布,室温)的最大功率密度达到82.24mW/m2,最大电压为332.2mV;硫酸根的最大去除率达到41.6,对Zn2+、Cu2+、Cd2+和Fe2+的去除率分别达到83.7%、77.4%、84.2%和66.8%,化学需氧量的最大去除率达到60.9%.分析认为,空气阴极微生物燃料电池有效处理废水H+,弱化了H2S的生物抑制作用,强化了硫酸盐还原菌还原产生的S2-与重金属离子生成硫化物,并经能谱分析加以验证.     

微生物燃料电池处理肠衣废水特性研究

采用单室空气阴极微生物燃料电池处理肠衣废水,考察了其产电特性及废水处理效果.结果表明,实验条件下,微生物燃料电池能够在降解肠衣废水的同时产电.污水稀释比为1∶1到4∶1时,微生物燃料电池的产电性能和水处理效果较为理想,其输出电压可稳定维持在0.2V左右,COD处理效率可达83%以上,氨氮处理效率高于97%且处理较为彻底,污水中主要有机污染物蛋白质的去除率均可达75%以上.这些结果证明了微生物燃料电池降解肠衣废水并同步产电的可行性.     

水生植物-沉积物微生物燃料电池修复黑臭水

水生植物-沉积物微生物燃料电池(aquatic plant sediment microbial fuel cell, AP-SMFC)是解决当前环境问题及能源短缺的最有发展前景的技术之一。以黑臭水体底泥为底质,构建了芦苇-沉积物微生物燃料电池(标记为APSM1)、美人蕉-沉积物微生物燃料电池(标记为APSM2)和无植物的沉积物微生物燃料电池(标记为SM)共3个实验系统,研究了3个系统沉积物微生物燃料电池的产电特性及对上覆水和底泥的修复效果。结果表明：APSM1,APSM2和SM启动期为8 d; 3个实验系统启动结束后均能维持较稳定的产电,输出电压、电流密度和功率密度顺序为APSM1>APSM2>SM。APSM1和APSM2对上覆水化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)、氨氮(ammonia nitrogen, NH⁺₄-N)、总磷(total phosphorus, TP)的平均去除率分别为84.3%和81.6%,82.7%和79.3%,85.5%和83.4%,并且显著高于SM。APSM1,APSM...     

官厅水库水体及底泥中硝化功能细菌的群落多样性研究

为了探讨水生生态系统中生物脱氮的硝化功能菌群(氨氮氧化细菌和亚硝酸氮氧化细菌)在水体和底泥样品中群落多样性的差异,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对官厅水库的水体和底泥微生物群落进行了检测.结果表明:不同采样点的水体中进行硝化微生物优势菌群相似,底泥中进行硝化微生物优势菌群也类似,但水层和底泥中的优势硝化菌群相比有明显差异,环境变化导致群落结构发生了演替.多样性分析显示:氨氮氧化细菌在水层和表层底泥样品的多样性水平差异不大,而亚硝酸氮氧化细菌在底泥中的多样性与水层相比明显降低,表明对外界供氧量响应显著.     

希瓦氏菌在双槽式微生物燃料电池中同时产电与脱色的研究及应用

采用厦门本土产电菌希瓦氏菌(Shewanella xiamenensis BC01),在染料脱色的刺激产电条件下,比较应用其微生物燃料电池的可能性.在补强能源基质的条件与海生菌肉汤配方进行产电驯化作用,量化评估生物膜形成的产电与脱色的优劣,经由交流阻抗图谱获得产电机制.在不同培养基条件下,量化希瓦氏菌的稳定电压及优化条件,并推论高盐条件下电导、溶液电阻、产电模式及机制.结果表明,最高输出电压随着周期数增加而趋于稳定,其平均电压为278.9mV,溶液电阻为30.73Ω,电荷转移电阻为176Ω/cm2;在一个运行周期内,希瓦氏菌均能在每个周期内完全脱色,最大比生长速率(SGR)为0.778 4h-1,最大比脱色速率(SDR)为82.63mg/(L·h),且微生物的染料脱色和生物产电两者彼此为竞争关系;随着电极间距的增大,希瓦氏菌微生物燃料电池的电导和盐度均不断地上升,发现电极间距在12.4cm为最佳,希瓦氏菌的最适pH范围是5.3~7.0.研究希瓦氏菌在双槽式微生物燃料电池中的性能有利于同时产电与处理染料,此点对染料废水污染处理同时能源回收再利用确实具有永续发展的实质意义.