阳极生物膜特性对微生物燃料电池毒性传感性能的影响
发布时间：2021-10-23 11:10
基于微生物燃料电池（Microbial fuel cells,MFCs）的水体毒性传感预警是当前的研究热点。它具有成本低、操作简便、反应迅速及自我维持等优点,在市政及工业水源毒性传感领域具有重要的理论研究和实际应用价值。MFC的电活性生物膜作为该传感系统的唯一信号识别元件,是影响该技术适用性的最关键因素。电活性生物膜活菌含量、生物膜厚度和群落结构在毒性环境中的演变及毒性抗性的建立,都会直接影响到MFC毒性传感器的传感性能。然而,很少有研究探讨MFC传感性能与生物膜特性之间的相关性。因此,本论文针对MFC毒性传感器生物膜特性,对其形貌结构、活细胞含量、微生物种群结构等进行分析,研究其对MFC毒性传感性能的影响,以改善传感器性能。主要研究内容和结果包括:（1）通过选择不同微观结构阳极来控制生物膜结构,以Pb2+为目标毒性物质,在0.1-1.2 mg L-1的浓度范围内,碳毡阳极MFC（CF-MFC）的电压抑制率（Inhibition rate,IR）与Pb2+浓度之间存在良好的线性关系,抑制率最大为38%;ITO阳极MFC（...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFC产电原理图
图 1.2 MFC 毒性传感原理图[20]Fig 1.2 Schematic illustration of toxicity sensing based on MFC1.3.3 MFC 毒性传感器阳极生物膜电子传递机制目前，研究者们认可的 MFC 毒性传感器阳极电活性生物膜的胞外电子传递（Extracellular electrontransfer，EET）方式主要有三种，如图 1.3 所示。（1）直接电子传递：电活性生物膜与电极之间的电子传递可以通过细菌的细胞膜与电极的直接接触发生。而电活性生物膜与电极之间的直接电子传递主要是依托细胞膜中的色素 C 来完成，电活性微生物通过呼吸作用降解有机物产生电子，然后在细胞内通过细胞色素 C将电子携带至生物膜表面，通过与电极直接接触，然后将电子传递给电极，这种电子传递机制主要适用于与电极有直接接触的电活性微生物。并且有研究通过删除编码细胞色素 C 蛋白的基因的方式，进行 G. sulfurreducens 的突变体实验，验证了这一理论[21]。（2）电子中介体电子传递：电活性微生物通过自身分泌电子中介体，将氧化有机物产
图 1.3 MFC 阳极生物膜电子传递机制[23]lectron transfer mechanisms involved in MFC anode bio器构型的构型主要有单室 MFC 毒性传感器和双室 M、阴极室、质子交换膜和外电路构成。而单室有质子交换膜存在，缩短了阴阳两极之间的约了经济成本，如图 1.4 所示。本论文所用 M
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米材料修饰阳极电极对微生物燃料电池传感器水体毒性检测灵敏度的影响[J]. 余登斌,江岚,王沛,李婷,董绍俊. 分析化学. 2018(07)
[2]原子吸收法测定重金属废水中的铅含量[J]. 展小燕. 环境与发展. 2018(04)
[3]毒性物质在微生物燃料电池中不同响应的研究进展[J]. 梁胜娜,杨俏,高超,刘敏慧. 环境化学. 2018(04)
[4]微生物燃料电池在毒性物质检测中的应用[J]. 王洁芙,牛浩,吴文果. 生物工程学报. 2017(05)
[5]环境水中重金属离子的现代检测方法研究综述[J]. 赵国欣,赵明,李领川. 中州大学学报. 2016(06)
[6]电活性生物膜:形成、表征及应用[J]. 唐家桓,刘毅,周顺桂,袁勇. 应用与环境生物学报. 2014(06)
[7]阳极溶出伏安法在地表水重金属在线监测中的应用[J]. 郁建桥,钟声,汪晓燕. 分析仪器. 2013(06)
[8]电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法同时测定水果中Ca、Fe、Zn等元素含量[J]. 张艳萍,刘连利,王莉丽. 化学试剂. 2010(02)
[9]海水中重金属铅的检测方法研究进展[J]. 苏庆梅,秦伟. 海洋科学. 2009(06)
[10]微生物燃料电池[J]. 关毅,张鑫. 化学进展. 2007(01)
博士论文
[1]用于水环境重金属检测的微纳传感器及系统研究[D]. 万浩.浙江大学 2015
[2]微生物燃料电池中产电菌与电极的作用机制及其应用[D]. 曹效鑫.清华大学 2009
硕士论文
[1]基于微生物燃料电池的重金属浓度检测技术的电化学参数选择与优化[D]. 乔军晶.华东理工大学 2016
本文编号：3453081
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MFC产电原理图
图 1.2 MFC 毒性传感原理图[20]Fig 1.2 Schematic illustration of toxicity sensing based on MFC1.3.3 MFC 毒性传感器阳极生物膜电子传递机制目前，研究者们认可的 MFC 毒性传感器阳极电活性生物膜的胞外电子传递（Extracellular electrontransfer，EET）方式主要有三种，如图 1.3 所示。（1）直接电子传递：电活性生物膜与电极之间的电子传递可以通过细菌的细胞膜与电极的直接接触发生。而电活性生物膜与电极之间的直接电子传递主要是依托细胞膜中的色素 C 来完成，电活性微生物通过呼吸作用降解有机物产生电子，然后在细胞内通过细胞色素 C将电子携带至生物膜表面，通过与电极直接接触，然后将电子传递给电极，这种电子传递机制主要适用于与电极有直接接触的电活性微生物。并且有研究通过删除编码细胞色素 C 蛋白的基因的方式，进行 G. sulfurreducens 的突变体实验，验证了这一理论[21]。（2）电子中介体电子传递：电活性微生物通过自身分泌电子中介体，将氧化有机物产
图 1.3 MFC 阳极生物膜电子传递机制[23]lectron transfer mechanisms involved in MFC anode bio器构型的构型主要有单室 MFC 毒性传感器和双室 M、阴极室、质子交换膜和外电路构成。而单室有质子交换膜存在，缩短了阴阳两极之间的约了经济成本，如图 1.4 所示。本论文所用 M
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米材料修饰阳极电极对微生物燃料电池传感器水体毒性检测灵敏度的影响[J]. 余登斌,江岚,王沛,李婷,董绍俊. 分析化学. 2018(07)
[2]原子吸收法测定重金属废水中的铅含量[J]. 展小燕. 环境与发展. 2018(04)
[3]毒性物质在微生物燃料电池中不同响应的研究进展[J]. 梁胜娜,杨俏,高超,刘敏慧. 环境化学. 2018(04)
[4]微生物燃料电池在毒性物质检测中的应用[J]. 王洁芙,牛浩,吴文果. 生物工程学报. 2017(05)
[5]环境水中重金属离子的现代检测方法研究综述[J]. 赵国欣,赵明,李领川. 中州大学学报. 2016(06)
[6]电活性生物膜:形成、表征及应用[J]. 唐家桓,刘毅,周顺桂,袁勇. 应用与环境生物学报. 2014(06)
[7]阳极溶出伏安法在地表水重金属在线监测中的应用[J]. 郁建桥,钟声,汪晓燕. 分析仪器. 2013(06)
[8]电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法同时测定水果中Ca、Fe、Zn等元素含量[J]. 张艳萍,刘连利,王莉丽. 化学试剂. 2010(02)
[9]海水中重金属铅的检测方法研究进展[J]. 苏庆梅,秦伟. 海洋科学. 2009(06)
[10]微生物燃料电池[J]. 关毅,张鑫. 化学进展. 2007(01)
博士论文
[1]用于水环境重金属检测的微纳传感器及系统研究[D]. 万浩.浙江大学 2015
[2]微生物燃料电池中产电菌与电极的作用机制及其应用[D]. 曹效鑫.清华大学 2009
硕士论文
[1]基于微生物燃料电池的重金属浓度检测技术的电化学参数选择与优化[D]. 乔军晶.华东理工大学 2016
本文编号：3453081
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3453081.html
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