改性阳极微生物燃料电池处理含铜废水
发布时间：2023-03-16 08:34
微生物燃料电池(MFCs)是一种新颖的能量转换技术,利用微生物作催化剂将化学能直接转化为电能。为提高铜的去除与回收,本研究将碳纳米管和二氧化锰应用于MFCs中。实验结果如下:(1)制备了CNTs/EG、0.02gMnO2/CNTs、0.03gMnO2/CNTs改性阳极,电极经过改性后,XRD和FTIR测试表明二氧化锰与碳纳米管成功的附着在电极上,SEM测试显示改性阳极表面变得粗糙;表面润湿性测试显示改性阳极的表面接触角减小,CNTs/EG改性电极表面接触角最小为11.17°;循环伏安曲线测试表明改性电极电子传递速率加快,交流阻抗测试显示内阻减小,其中CNTs/EG电极的欧姆内阻最小为11.89Ω,电荷传递内阻最小为276.8Ω。(2)改性电极做阳极应用于MFC中,石墨阳极、CNTs/EG、0.02gMnO2/CNTs、0.03gMnO2/CNTs改性阳极最大输出电压分别为0.44V、0.58V、0.61V、0.67V;最大功率密度分别为184.39mW/m2、561.09mW/...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微生物燃料电池(MFC)
1.2.1 微生物燃料电池工作原理
1.2.2 微生物燃料电池的发展历史
1.2.3 微生物细菌电子转移机制
1.3 微生物燃料电池还原重金属废水的研究现状
1.3.1 微生物燃料电池还原重金属原理
1.3.2 微生物燃料电池还原重金属分类
1.4 微生物燃料电池阳极材料研究进展
1.4.1 CNTs及其复合材料
1.4.2 二氧化锰/碳复合材料
1.5 本论文的研究目的和内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验试剂与实验仪器
2.1.1 试剂和材料
2.1.2 实验仪器
2.2 MFC运行所需要的实验材料
2.2.1 菌种来源和培养
2.2.2 石墨电极预处理
2.2.3 质子交换膜预处理
2.2.4 阴极液的配制
2.2.5 阳极液的配制
2.3 微生物燃料电池的构建与启动
2.3.1 微生物燃料电池的构建
2.3.2 微生物燃料电池的启动
2.4 材料表征方法
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.2 X射线粉末衍射(XRD)
2.4.3 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.4.4 表面润湿性分析
2.4.5 X射线电子能谱法(XPS)
2.5 评价指标与测试方法
2.5.1 输出电压
2.5.2 功率密度和极化曲线
2.5.3 内阻
2.5.4 COD和库伦效率
2.5.5 Cu2+去除率
2.5.6 电化学测试方法
2.5.7 微生物群落分析
第三章 改性电极的制备与表征
3.1 引言
3.2 改性电极的制备
3.2.1 二氧化锰的制备
3.2.2 碳纳米管的提纯
3.2.3 二氧化锰/碳纳米管复合材料
3.2.4 改性电极的制备
3.3 改性电极的表征
3.3.1 改性电极SEM分析
3.3.2 EDS分析
3.3.3 改性电极XRD分析
3.3.4 改性电极FTIR分析
3.3.5 表面润湿性分析
3.3.6 改性电极的电化学性能
3.4 小结
第四章 改性阳极MFC处理含铜废水的探究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.3 结果与讨论
4.3.1 输出电压
4.3.2 功率密度曲线
4.3.3 极化曲线
4.3.4 电压-电流曲线
4.3.5 循环伏安测试分析
4.3.6 交流阻抗测试分析
4.3.7 COD去除率和库伦效率
4.3.8 Cu2+去除率
4.3.9 阴极XPS分析
4.3.10 微生物群落分析
4.4 小结
第五章 二氧化锰/碳纳米管阳极MFC处理不同浓度含铜废水
5.1 前言
5.2 实验部分
5.3 结果与讨论
5.3.1 输出电压
5.3.2 功率密度曲线
5.3.3 电压-电流曲线
5.3.4 交流阻抗测试分析
5.3.5 COD去除率
5.3.6 Cu2+去除率
5.3.7 阴极XPS分析
5.3.8 阴极形态
5.3.9 微生物群落分析
5.4 小结
结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间主要的研究成果目录
本文编号：3763017
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微生物燃料电池(MFC)
1.2.1 微生物燃料电池工作原理
1.2.2 微生物燃料电池的发展历史
1.2.3 微生物细菌电子转移机制
1.3 微生物燃料电池还原重金属废水的研究现状
1.3.1 微生物燃料电池还原重金属原理
1.3.2 微生物燃料电池还原重金属分类
1.4 微生物燃料电池阳极材料研究进展
1.4.1 CNTs及其复合材料
1.4.2 二氧化锰/碳复合材料
1.5 本论文的研究目的和内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验试剂与实验仪器
2.1.1 试剂和材料
2.1.2 实验仪器
2.2 MFC运行所需要的实验材料
2.2.1 菌种来源和培养
2.2.2 石墨电极预处理
2.2.3 质子交换膜预处理
2.2.4 阴极液的配制
2.2.5 阳极液的配制
2.3 微生物燃料电池的构建与启动
2.3.1 微生物燃料电池的构建
2.3.2 微生物燃料电池的启动
2.4 材料表征方法
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.2 X射线粉末衍射(XRD)
2.4.3 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.4.4 表面润湿性分析
2.4.5 X射线电子能谱法(XPS)
2.5 评价指标与测试方法
2.5.1 输出电压
2.5.2 功率密度和极化曲线
2.5.3 内阻
2.5.4 COD和库伦效率
2.5.5 Cu2+去除率
2.5.6 电化学测试方法
2.5.7 微生物群落分析
第三章 改性电极的制备与表征
3.1 引言
3.2 改性电极的制备
3.2.1 二氧化锰的制备
3.2.2 碳纳米管的提纯
3.2.3 二氧化锰/碳纳米管复合材料
3.2.4 改性电极的制备
3.3 改性电极的表征
3.3.1 改性电极SEM分析
3.3.2 EDS分析
3.3.3 改性电极XRD分析
3.3.4 改性电极FTIR分析
3.3.5 表面润湿性分析
3.3.6 改性电极的电化学性能
3.4 小结
第四章 改性阳极MFC处理含铜废水的探究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.3 结果与讨论
4.3.1 输出电压
4.3.2 功率密度曲线
4.3.3 极化曲线
4.3.4 电压-电流曲线
4.3.5 循环伏安测试分析
4.3.6 交流阻抗测试分析
4.3.7 COD去除率和库伦效率
4.3.8 Cu2+去除率
4.3.9 阴极XPS分析
4.3.10 微生物群落分析
4.4 小结
第五章 二氧化锰/碳纳米管阳极MFC处理不同浓度含铜废水
5.1 前言
5.2 实验部分
5.3 结果与讨论
5.3.1 输出电压
5.3.2 功率密度曲线
5.3.3 电压-电流曲线
5.3.4 交流阻抗测试分析
5.3.5 COD去除率
5.3.6 Cu2+去除率
5.3.7 阴极XPS分析
5.3.8 阴极形态
5.3.9 微生物群落分析
5.4 小结
结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间主要的研究成果目录
本文编号：3763017
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