不同接种源微生物燃料电池对外源硒加入的响应研究

发布时间：2020-06-12 21:08

【摘要】：基于生物电化学原理的水质监测技术,相比于传统监测方式更加直观便捷,以微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)为代表的作用原理,利用阳极微生物对底物进行降解,电子直接传递到阳极再通过外电路传到达阴极发生还原反应,完成底物降解和系统产电过程。根据MFCs系统中底物成分和浓度的不同,系统的电压或电流会有不同的数值响应,据此可初步判断底物中某种特殊组分(例如毒性物质)是否存在,将这一原理用于水质的在线监测可以及时地获得相关的水质污染数据,并在一定程度上实现污染物的去除。本文主要研究以外源亚硒酸钠为毒性物质加入生活污水和纯化菌株接种MFCs系统后的响应状况。首先采用生活污水接种MFCs系统,研究了加入不同浓度外源亚硒酸钠后,系统的产电性能、功率密度、系统内阻变化、COD去除率和对亚硒酸盐的去除率等性能,探究发现系统的COD去除率较低,对亚硒酸钠的去除率较高,最高可达到95%左右,同时利用高通量测序技术分析亚硒酸钠加入前后系统的微生物群落结构变化。其次,本研究从产电性能良好的生活污水接种的MFCs阳极室取少量菌液,进行菌株的分离纯化,鉴定得到产电性能良好的菌株即弗式柠檬酸菌属,并用于接种MFCs反应器。将纯化菌株在三组MFCs反应器中进行接种,选取四组浓度梯度的外源亚硒酸钠分别加入MFCs中,对纯化菌株反应器的产电性能、功率密度、系统内阻、COD去除率和亚硒酸钠的去除率等性能进行研究,结果表明实验响应与生活污水接种MFCs反应器基本保持一致;但纯化菌株反应器中出现两组反应器内阻增大现象,主要原因可能是系统组装过程中质子交换膜污染。通过实验结果表明生活污水和纯化菌株接种的MFCs对亚硒酸钠加入后具有基本一致的响应,亚硒酸钠的加入影响了反应器的微生物群落结构和活性,进而影响MFC的产电性能和对外源物质的降解性能,对于反应器的内阻没有影响,故采用MFC系统电压变化可初步判断水质的污染情况,对水质污染提供良好的预警作用。
【图文】：

阳极碳,碳毡,阴极,双室

图 2.1 传统双室 MFCs（阳极碳刷，，阴极碳毡）ional double chamber MFCs (Anode:carbon brush, cathode:carbo

电压图,电压图,稳定运行,污水

图 2.2 活污水接种 MFCs 稳定运行电压图Fig. 2.2 Stable operation voltage of W-MFCs水接种 MFCs 阳极液菌落形态接种反应器的产电性能确认，可知生活污水丰富菌源中
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM911.45;X703

【参考文献】