光合藻类微生物燃料电池产电特性及处理苯胺废水研究

发布时间：2017-08-14 08:10

  本文关键词：光合藻类微生物燃料电池产电特性及处理苯胺废水研究

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【摘要】：能源的过度利用、水资源短缺及环境污染现象越来越严重,这对于人类和国家的发展有着很大的制约作用。因此目前国家着重于研究新能源的开发和利用,微生物燃料电池(MFC)作为环境工程领域的新技术备受关注。MFC是一种可持续的能源环境技术。一般而言,传统MFC像普通电池一样,都有阴阳两极,阴极填充物质有很多,根据填充物种类不同,可分为生物阴极和非生物阴极两种。例如空气阴极就属于非生物阴极,这种电池在研究中运用的十分普遍,可是却有不少缺点,比如需要耗费很多成本,生产过程较为复杂,难以再次回收利用,导致二次污染的几率很高等等。因此本文将MFC与藻类结合,得出一种废水处理的新技术即光合藻类微生物燃料电池(PAMFC)。通过研究不同因素对PAMFC产电特性的影响,以及对苯胺废水和COD的降解情况来确定所构建的PAMFC的最佳运行条件以及其可行性,并进一步研究了在PAMFC中小球藻的生长状况,得到以下主要结论：(1)通过在阳极添加不同底物,在温度、光照强度以及阳极液pH值不同的条件下,对PAMFC运行时的电压随时间变化曲线、极化曲线和功率密度曲线进行对比分析。经研究可得到PAMFC的最佳运行条件为以乙酸钠作为阳极底物,温度为30℃,光照强度为12W,pH为6。电池的产电性能与环境因素密切相关,改变其影响因素可以有效的调节其产电性能。(2) PAMFC在以乙酸钠作为阳极底物,温度为30℃,光照强度为12W,pH为6的条件下运行,考察以不同初始浓度的乙酸钠和苯胺共基作为PAMFC底物时的电池产电特性及对苯胺和COD的降解情况。研究表明PAMFC对苯胺和COD有着较好的去除效果,且当阳极液中加入适量的乙酸钠溶液时,PAMFC不仅有较好的产电特性,并且能够提高苯胺和COD的去除率,去除率能够达到80%。且PAMFC在闭路的情况下更有利于苯胺物质的降解。(3)通过分析PAMFC在不处理苯胺废水、PAMFC处理苯胺废水和对照组三种不同条件下小球藻的生长状况、小球藻的生长曲线、叶绿素含量及营养含量。可以得到,PAMFC在处理苯胺类物质且获得电能的同时,能够获得额外的藻类生物量、色素价值以及营养价值。
【关键词】：光合藻类微生物燃料电池 苯胺废水 小球藻 生物量
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;TM911.45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 MFC的研究现状10-16
• 1.2.1 MFC的工作原理10-11
• 1.2.2 MFC的分类11-12
• 1.2.3 MFC的材料12-13
• 1.2.4 MFC的研究进展13-16
• 1.3 课题研究的目的与主要内容16-18
• 1.3.1 研究目的与意义16-17
• 1.3.2 主要研究内容17-18
• 第2章 实验条件与研究方法18-25
• 2.1 实验材料18-23
• 2.1.1 菌种18
• 2.1.2 阳极培养液18-19
• 2.1.3 阴极培养液19
• 2.1.4 苯胺废水的配置19
• 2.1.5 电极材料及电极制作19-20
• 2.1.6 质子交换膜20
• 2.1.7 实验装置20-21
• 2.1.8 其他实验器材21-22
• 2.1.9 实验项目及分析方法22-23
• 2.2 电池性能的评价指标及方法23-25
• 2.2.1 电池的电压和电流23
• 2.2.2 功率及功率密度23-24
• 2.2.3 极化曲线24
• 2.2.4 功率密度曲线24
• 2.2.5 COD的去除效率24-25
• 第3章 PAMFC的产电特性及其影响因素的研究25-34
• 3.1 PAMFC的启动25-26
• 3.2 不同阳极底物对PAMFC产电特性的影晌26-28
• 3.3 温度对PAMFC产电特性的影晌28-29
• 3.4 光照强度对PAMFC产电特性的影晌29-31
• 3.5 PH对PAMFC产电特性的影晌31-32
• 3.6 本章小节32-34
• 第4章 PAMFC处理苯胺废水及其影响因素研究34-41
• 4.1 以苯胺和乙酸钠为阳极底物时PAMFC产电特性34-37
• 4.2 PAMFC中苯胺及COD的降解特性37-38
• 4.3 在断路和闭路两种情况下PAMFC中苯胺及COD的降解特性38-39
• 4.4 本章小结39-41
• 第5章 PAMFC中小球藻的生长状况研究41-46
• 5.1 藻细胞干重与OD680曲线的建立41-42
• 5.2 小球藻在三种条件下的生长曲线42-43
• 5.3 小球藻在三种条件下的叶绿素含量43-44
• 5.4 小球藻在三种条件下的营养成分44-45
• 5.5 本章小结45-46
• 第6章 结论与建议46-47
• 6.1 结论46
• 6.2 建议46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-52
• 攻读硕士期间公开发表的论文52

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