非缓冲微生物燃料电池体系中阳极酸化调控及产电性能强化研究
发布时间：2021-01-20 21:09
微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）是一种利用电化学活性微生物（Electrochemical active bacteria,EAB）降解有机物并产生电能的技术。MFC体系运行过程中有机底物的厌氧水解和产电过程会产生质子（H+）,这些H+在阳极液中不断积累会导致阳极酸化,严重限制EAB的生长和产电活性。目前,在MFC体系运行过程中往往需要添加磷酸盐缓冲剂（PBS）或碳酸氢盐将阳极液pH值控制在中性到弱碱性范围,但是外加缓冲剂不仅会大大增加MFC的运行成本,还可能造成出水总磷和盐度过高等问题,不适合大规模实际应用。然而,非缓冲MFC体系（Buffer-less microbial fuel cell,BLMFC）运行过程中阳极酸化问题无法避免,严重限制体系的产电性能。因此,如何缓解和消除BLMFC体系的阳极酸化是实现MFC实际应用要解决的重要问题之一。基于此,本文探讨了不同底物BLMFC体系中阳极酸化情况及其对产电的影响。针对以乙酸钠为底物的BLMFC体系,通过外加厌氧污泥强化无机碳（IC）积累的方式缓解阳极酸化问...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFC工作原理示意图[21]
江南大学硕士学位论文10图2-1AC空气阴极结构示意图[67]Fig.2-1SchematicdiagramofanACair-cathode[67]2.2.2BLMFC的搭建如图2-2，本实验采用的装置是典型的立方体单室空气阴极BLMFC，腔室体积为28mL。阳极材料采用石墨毡(上海河森电气有限公司，型号：HCP330N)，使用之前将其剪成圆片状，直径为3cm，为了去除表面污染物，将其依次置于1mol/LNaOH和1mol/LHCl溶液中浸泡6~8h，以大量去离子水冲洗后，于60oC下烘干备用。阴极采用上述制备的AC空气阴极，阳极和阴极间距为4cm，并通过钛丝连接500Ω的外部电阻。图2-2BLMFC反应器照片Fig.2-2ThephotographofBLMFCreactor2.2.3BLMFC的接种与运行BLMFC的接种物是源自无锡市新区梅村污水处理厂的厌氧污泥，接种前将厌氧污泥清洗三次并过筛，以去除杂质。向BLMFC加入5mL接种物和23mL的阳极电解液。阳极电解液由KCl(50mM)，NH4Cl(0.31g/L)，维生素溶液(5mL/L)，微量矿物质(12.5mL/L)溶液以及有机底物(1g/L)组成，底物分别为甲酸钠，乙酸钠，丙酸钠，草酸钠，丁酸钠和葡萄糖。每个实验条件设三组平行装置，在恒定温度(30oC)下序批式运行，输出
江南大学硕士学位论文10图2-1AC空气阴极结构示意图[67]Fig.2-1SchematicdiagramofanACair-cathode[67]2.2.2BLMFC的搭建如图2-2，本实验采用的装置是典型的立方体单室空气阴极BLMFC，腔室体积为28mL。阳极材料采用石墨毡(上海河森电气有限公司，型号：HCP330N)，使用之前将其剪成圆片状，直径为3cm，为了去除表面污染物，将其依次置于1mol/LNaOH和1mol/LHCl溶液中浸泡6~8h，以大量去离子水冲洗后，于60oC下烘干备用。阴极采用上述制备的AC空气阴极，阳极和阴极间距为4cm，并通过钛丝连接500Ω的外部电阻。图2-2BLMFC反应器照片Fig.2-2ThephotographofBLMFCreactor2.2.3BLMFC的接种与运行BLMFC的接种物是源自无锡市新区梅村污水处理厂的厌氧污泥，接种前将厌氧污泥清洗三次并过筛，以去除杂质。向BLMFC加入5mL接种物和23mL的阳极电解液。阳极电解液由KCl(50mM)，NH4Cl(0.31g/L)，维生素溶液(5mL/L)，微量矿物质(12.5mL/L)溶液以及有机底物(1g/L)组成，底物分别为甲酸钠，乙酸钠，丙酸钠，草酸钠，丁酸钠和葡萄糖。每个实验条件设三组平行装置，在恒定温度(30oC)下序批式运行，输出
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳基层碳粉粒径对微生物燃料电池性能的影响[J]. 史昕欣,冯玉杰,刘佳. 黑龙江大学自然科学学报. 2012(04)
[2]葡萄糖和硝基苯为混合燃料时MFC的产电特性研究[J]. 李婕,刘广立,张仁铎,罗勇,张翠萍,李明臣,全向春. 环境科学. 2010(11)
[3]浅谈我国水污染的主要成因及防治对策[J]. 胡定金. 湖北农业科学. 2010(09)
[4]中国环境污染与经济增长的实证研究[J]. 韩旭. 中国人口·资源与环境. 2010(04)
[5]建立中国特色的能源战略 解决中国发展的能源需求[J]. 王翠兰,吴华根. 中共乐山市委党校学报. 2008(05)
[6]微生物燃料电池表观内阻的构成和测量[J]. 梁鹏,范明志,曹效鑫,黄霞,王诚. 环境科学. 2007(08)
[7]燃料电池的开发及展望[J]. 熊一权. 节能与环保. 2003(03)
[8]草酸盐厌氧降解途径及其反应条件[J]. 于杨,沈颐身,叶树峰. 过程工程学报. 2001(01)
本文编号：2989791
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFC工作原理示意图[21]
江南大学硕士学位论文10图2-1AC空气阴极结构示意图[67]Fig.2-1SchematicdiagramofanACair-cathode[67]2.2.2BLMFC的搭建如图2-2，本实验采用的装置是典型的立方体单室空气阴极BLMFC，腔室体积为28mL。阳极材料采用石墨毡(上海河森电气有限公司，型号：HCP330N)，使用之前将其剪成圆片状，直径为3cm，为了去除表面污染物，将其依次置于1mol/LNaOH和1mol/LHCl溶液中浸泡6~8h，以大量去离子水冲洗后，于60oC下烘干备用。阴极采用上述制备的AC空气阴极，阳极和阴极间距为4cm，并通过钛丝连接500Ω的外部电阻。图2-2BLMFC反应器照片Fig.2-2ThephotographofBLMFCreactor2.2.3BLMFC的接种与运行BLMFC的接种物是源自无锡市新区梅村污水处理厂的厌氧污泥，接种前将厌氧污泥清洗三次并过筛，以去除杂质。向BLMFC加入5mL接种物和23mL的阳极电解液。阳极电解液由KCl(50mM)，NH4Cl(0.31g/L)，维生素溶液(5mL/L)，微量矿物质(12.5mL/L)溶液以及有机底物(1g/L)组成，底物分别为甲酸钠，乙酸钠，丙酸钠，草酸钠，丁酸钠和葡萄糖。每个实验条件设三组平行装置，在恒定温度(30oC)下序批式运行，输出
江南大学硕士学位论文10图2-1AC空气阴极结构示意图[67]Fig.2-1SchematicdiagramofanACair-cathode[67]2.2.2BLMFC的搭建如图2-2，本实验采用的装置是典型的立方体单室空气阴极BLMFC，腔室体积为28mL。阳极材料采用石墨毡(上海河森电气有限公司，型号：HCP330N)，使用之前将其剪成圆片状，直径为3cm，为了去除表面污染物，将其依次置于1mol/LNaOH和1mol/LHCl溶液中浸泡6~8h，以大量去离子水冲洗后，于60oC下烘干备用。阴极采用上述制备的AC空气阴极，阳极和阴极间距为4cm，并通过钛丝连接500Ω的外部电阻。图2-2BLMFC反应器照片Fig.2-2ThephotographofBLMFCreactor2.2.3BLMFC的接种与运行BLMFC的接种物是源自无锡市新区梅村污水处理厂的厌氧污泥，接种前将厌氧污泥清洗三次并过筛，以去除杂质。向BLMFC加入5mL接种物和23mL的阳极电解液。阳极电解液由KCl(50mM)，NH4Cl(0.31g/L)，维生素溶液(5mL/L)，微量矿物质(12.5mL/L)溶液以及有机底物(1g/L)组成，底物分别为甲酸钠，乙酸钠，丙酸钠，草酸钠，丁酸钠和葡萄糖。每个实验条件设三组平行装置，在恒定温度(30oC)下序批式运行，输出
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳基层碳粉粒径对微生物燃料电池性能的影响[J]. 史昕欣,冯玉杰,刘佳. 黑龙江大学自然科学学报. 2012(04)
[2]葡萄糖和硝基苯为混合燃料时MFC的产电特性研究[J]. 李婕,刘广立,张仁铎,罗勇,张翠萍,李明臣,全向春. 环境科学. 2010(11)
[3]浅谈我国水污染的主要成因及防治对策[J]. 胡定金. 湖北农业科学. 2010(09)
[4]中国环境污染与经济增长的实证研究[J]. 韩旭. 中国人口·资源与环境. 2010(04)
[5]建立中国特色的能源战略 解决中国发展的能源需求[J]. 王翠兰,吴华根. 中共乐山市委党校学报. 2008(05)
[6]微生物燃料电池表观内阻的构成和测量[J]. 梁鹏,范明志,曹效鑫,黄霞,王诚. 环境科学. 2007(08)
[7]燃料电池的开发及展望[J]. 熊一权. 节能与环保. 2003(03)
[8]草酸盐厌氧降解途径及其反应条件[J]. 于杨,沈颐身,叶树峰. 过程工程学报. 2001(01)
本文编号：2989791
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