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.     

颗粒活性炭改进阳极提升微生物燃料电池性能的研究

微生物燃料电池(MFCs)的阳极是产电菌降解有机污染物并产电的场所,是微生物燃料电池性能提升的限制性因素之一,本研究通过改进阳极提升微生物燃料电池产电性能.试验采用了两种类型的微生物燃料电池,用作对比的常规炭布阳极微生物燃料电池(Carbon-MFCs)和用颗粒活性炭(GAC)改进阳极的微生物燃料电池(GAC-MFCs),对比实验结果表明用GAC改进阳极可以有效提高微生物燃料电池功率输出:Carbon-MFCs在一个星期驯化后,输出电压稳定在300mV,最大功率密度到达200mW/m2;GAC-MFCs需要较长驯化期,在一个星期驯化后,输出电压100mV,但在2000h后,输出电压稳定在380mV,阳极的改进使输出电压提高26.7%,最大输出功率密度达到560mW/m2,提高了180%;颗粒活性炭的巨大比表面积增加了生物膜载体面积,提高了产电菌和协同参与产电菌总量,使库伦效率提高了3.4倍;颗粒活性炭的物理和电学特性使电池内阻降低38%.结果显示:使用颗粒活性炭作阳极可有效提高微生物燃料电池功率输出.     

微生物燃料电池中盐桥连接的探讨

文章介绍了微生物燃料电池(MFC)的结构,对原有的通过质子交换膜连接的结构进行改良,并且对分体式微生物燃料电池的盐桥了进行研究,分析盐桥的孔径对整个微生物燃料电池体系产能和清洁2个方面的影响.实验结果证明了盐桥用于MFC降解污水是可行的,并且其截面积的增加对系统的产电和COD的降解均有促进作用.     

单室微生物燃料电池处理生活污水特性研究

目的研究单室微生物燃料电池(MFC)在间歇运行条件下对COD、NH+4、TP和NO-3的处理效果.方法采用石墨板为阴极,构建了单室空气阴极微生物燃料电池,以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源.结果进水COD质量浓度400~900 mg/L,出水COD质量浓度维持在100 mg/L;NO-3去除率可达到90%以上.单室空气阴极微生物燃料电池可以有效降解污水中的有机物,COD去除率可以达到80%以上,但COD的质量浓度并不是影响MFC电压的主要因素.微生物燃料电池对NH+4和TP去除率都较低,同时表明阳极室中的NH+4和TP并没有参与微生物燃料电池的产电反应,NH+4和TP的质量浓度对微生物燃料电池的电能输出也没有明显影响.结论 MFC对于含NO-3的污水处理效果较好,但去除NO-3的同时对电池的产电效果影响很小.     

厌氧流化床微生物燃料电池堆栈产电性能

研究了三级液固厌氧流化床微生物燃料电池（MFC）串并联的产电性能.同时考察了活性炭装填高度、阳极面积等因素对燃料电池产电性能的影响.结果表明：将燃料电池串联时,总电压为1 500 mV,等于3个单级电池的电压之和,能够有效地提高燃料电池的输出电压,最大功率密度为0.28 W·m-2.而并联时,输出电压仅为450 mV左右,和单级电池输出电压大体相当,最大功率密度为0.074 W·m-2.活性炭的装填高度增加1倍,电压升高了20％左右.阳极面积增加1倍,产电量增大了30％.     

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.     

外加电压对微生物电解池性能影响研究

为进一步探究微生物电解池的产氢性能以及降解有机物的能力,该文探究了不同外加电压对微生物电解池性能的影响。结果表明,随着外加电压的提高,微生物电解池的氢气产率和COD降解率都有了不同程度的增加。在外加电压0.6、1.0V的条件下,微生物电解池的累积产氢量分别为130.97、156.10m L,氢气产率分别为467.75、557.5 m L/(L·d)。在1.0V电压条件下,COD降解率达到了72.37%,而0.6V电压下的降解率为51.98%。这表明,通过优化外加电压条件来提高微生物电解池的产氢性能以及降解有机物能力是可行的。     

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.     

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.     

一株Nitratireductor sp.WJ5-4的生理生化特性及产电分析

主要研究了n itratireductor sp.WJ5-4的生化特性,并以Nitratireductor sp.WJ5-4为产电菌构建双室盐桥微生物燃料电池.研究微生物燃料电池在葡萄糖不同浓度及不同碳源条件下的降解和产电情况,并通过极化曲线和能量密度曲线表征电池的内阻和产能情况.实验结果表明:Nitratireductor sp.WJ5-4厌氧菌,耐氧性能较差.添加酵母膏作为生长因子能明显促进Nitratireductor sp.WJ5-4生长,最适生长温度为35℃.可利用多种碳源生长,其中利用葡萄糖、乳糖、柠檬酸三铵生长良好.当葡萄糖浓度为11g/L时,输出最大稳定工作电压290mV,具有最大的功率密度96.13mW/m2和较高的CODCr处理效率77.03%.不同碳源为底物时,利用葡萄糖产电,可获得最大功率密度103.84 mW/m2、最大稳定输出电压450mV和最大CODCr处理效率83.60%.     

Polarization behavior of microbial fuel cells under stack operation

The polarization behavior of microbial fuel cells(MFCs)was evaluated under different stack operation modes,including series,parallel,series–parallel,and parallel–series.During the stack operation,voltages of individual MFCs,subunit stacks,and overall stacks were recorded as a function of the current.Meanwhile,the potentials of individual MFCs’anode and cathode were also determined via Ag/AgCl electrodes to study the change in potentials under stack operations.The results demonstrated that the MFCs with relatively low ability to generate current were easier to suffer polarity reversal in the series stack,which was confirmed in the series subunit of the series–parallel stack.MFCs with high electroactivity would be enhanced to generate larger maximum power;however,MFCs with low electroactivity outputted smaller maximum power in a parallel stack.The changes in individual MFCs’behavior under stack operation mode were determined primarily caused by the influences on the behavior of the anode.Results of the present study provide valuable information for optimization of stack operation of MFCs.     

微生物燃料电池同步去除硫化物及产电的对比研究

对比研究空气阴极单室与双室微生物燃料电池(MFC)在去除硫化物及产电性能。当硫化物浓度为100mg/L,共基质葡萄糖浓度为812 mg/L时,单室和双室MFC的最大开路电压分别达897.2 m V和821.7 m V,最大输出功率分别为340.0 m W/m~2和273.8 m W/m~2,库仑效率分别为5.6%和10.7%,单室MFC表现出更好的电能输出,而双室MFC的能量转化效率更高。单室MFC运行72小时后,含硫化物废水中的硫化物去除率为75.4%。含硫化物废水中的有机质也可以得到同步去除,TOC的去除率为17.8%。上述结果表明利用MFC去除硫化物并同步产电是可行的,阴极是系统的主要限制因素。     

微生物电池技术研究

微生物燃料电池具有原料广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。简述了MFC的原理、分类,对微生物燃料电池（MFC）产电影响因素进行了阐述,分析了MFC技术的用途,最后归纳了MFC技术的研究发展方向。     

微生物燃料电池启动过程中的内阻及电容

利用交流阻抗法、极化曲线斜率法和功率密度峰值法研究微生物燃料电池(MFCs)在启动过程中内阻及电容的变化。结果表明:在MFCs启动过程中,交流阻抗法测得的总内阻和活化内阻逐渐变小,阳极电容逐渐增大,较好地反映了产电微生物繁殖以及驯化过程。极化曲线斜率法能够区分活化内阻、欧姆内阻与浓差内阻,但测量值波动较大。功率密度峰值法测得MFCs的内阻数据稳定,对选择MFCs的外接电阻有参考意义。     

生物质燃料催化氧化燃烧机理

定性实验验证了两种固态催化氧化剂MnO2和KMnO4的催化氧化性能.选取有代表性的生物质燃料秸秆和锯末,探讨了MnO2固相催化氧化燃烧生物质燃料机理.采用热重分析法,对锯末这种生物质燃料在空气氛围中以MnO2为催化剂的燃烧过程进行了对比研究,结果表明,添加MnO2能显著改善生物质燃料的燃烧性能,降低燃料的着火温度,提高燃料的燃烧速度,使燃料的燃烧过程更集中.采用X射线衍射分析法, 证明了燃烧过程中氧化还原反应的发生.     

Recovery of copper from copper slag using a microbial fuel cell and characterization of its electrogenesis

The microbial fuel cell, which can convert the chemical energy of organic matter into electricity via the catalytic action of microorganisms, is a novel environmentally friendly technology for wastewater treatment and energy generation. The electrical energy generated by the microbial fuel cell can be used as an alternative to a traditional external power source required to extract copper via electrolytic treatment. A dual-chamber microbial fuel cell (DMFC) for the treatment of copper slag sulfuric acid leach liquor was constructed. The electrogenesis performance of the DMFC and its ability to extract copper from the copper slag leachate were investigated. The results demonstrated that the maximum voltage was 540 mV when the DMFC achieved steady-state operation. The removal rate of copper ions was greater than 80.0%, and the maximum value was 92.1%. Moreover, X-ray diffraction and scanning electron microscopy were used to characterize the cathodal products. The results showed that the product deposited onto the cathode was copper and that its morphology was similar to that of the electrolytic copper powder. The DMFC can generate electricity and recover copper from copper slag simultaneously.     

微生物燃料电池同步还原五价钒并产电

五价钒(V(Ⅴ))具有较强的毒性,在环境中广泛存在。本文采用双室微生物燃料电池,以人工模拟的含钒废水作为阴极电子受体,实现了V(Ⅴ)的同步还原与产电。同时发现:较高的初始V(Ⅴ)质量浓度能够提高微生物燃料电池的输出功率密度,但不利于V(Ⅴ)的去除;降低pH对功率密度和V(Ⅴ)的去除率都有利,但当pH低至2时,再减小pH,上述两指标没有显著提高。V(Ⅴ)在微生物燃料电池中被还原为V(Ⅳ),后者可以通过调整pH而沉淀,从而实现了含钒废水的有效处理并回收电能与钒元素。     

纳米Al2O3介导的固定化小球藻燃料电池产电性能分析

采用纳米Al2O3 海藻酸钠联合固定化制备小球藻胶球,并应用于微生物燃料电池阴极,以提供电子受体,考察电池的产电性能。研究结果表明:加入纳米Al2O3能提高海藻酸钠固定化小球藻胶球的比表面积,使固定化小球藻阴极MFCs输出电压由0113 V提高到0173 V,且电池的输出电压随着胶球粒径的减小和加入量的增加而提高,光照可降低MFCs内阻,提高产电性能。