pH对微生物和化学电池产电和脱氮的影响

发布时间：2023-03-18 14:16

　　微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)是一种新型的污水处理和能量回收技术,用产电细菌将污水中蕴含的化学能转化为电能,集产电和处理污染物于一体。把微生物燃料电池与生物脱氮技术相结合,可以实现同步脱氮和产电。而实际生活中涉及不同pH的废水,且生物法处理过程的pH会发生变化,且pH影响微生物的新陈代谢活性以及种群结构,因此探究pH对MFC的产电及脱氮性能影响十分重要。此外,高浓度含氮废水会对微生物产生很大的毒性,鸟粪石沉积法是一种高效处理高浓度氨氮废水的技术。基于此背景,本文研究pH对MFC的阳极生物膜、产电性能以及反硝化性能的影响机理,探究产电微生物对反硝化过程的影响,并且构建原电池沉积鸟粪石系统作为处理高浓度氨氮废水的预处理步骤。针对仅产电的MFC反应器,研究了在不同阴阳极面积比下,pH对MFC产电性能以及阳极生物膜形态的影响。结果表明:碱性条件下的反应器产电功率高于中性、酸性条件下的MFC产电功率,其中,pH=10反应器的产电性能最好,pH=10碳刷反应器的最大功率密度达1370.2mW/m²,比pH=7碳刷反应器高103.7%。这是...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 微生物燃料电池简介
        1.2.1 微生物燃料电池工作原理
        1.2.2 微生物燃料电池在污水处理领域的研究现状
    1.3 pH影响微生物燃料电池产电和脱氮的研究现状
        1.3.1 pH影响微生物燃料电池产电的研究现状
        1.3.2 传统生物脱氮简介
        1.3.3 微生物燃料电池脱氮的基本原理
        1.3.4 pH影响微生物燃料电池脱氮的研究现状
    1.4 pH影响鸟粪石沉积法脱氮的研究现状
    1.5 本文的研究目的和研究内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
2 实验材料与方法
    2.1 微生物燃料电池的构建
        2.1.1 反应器构建
        2.1.2 空气阴极的制备
        2.1.3 阳极材料的预处理
    2.2 微生物燃料电池的启动及运行
    2.3 原电池沉积鸟粪石系统的构建
        2.3.1 实验装置
        2.3.2 溶液配制
    2.4 电化学测试
        2.4.1 电压采集
        2.4.2 功率密度曲线和极化曲线
        2.4.3 循环伏安扫描
        2.4.4 微分脉冲伏安法
    2.5 水质测定
    2.6 阳极材料测试
        2.6.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.6.2 生物量测定
    2.7 X射线衍射
3 pH对微生物燃料电池产电及阳极生物膜的影响
    3.1 引言
    3.2 pH对MFC产电性能的影响
    3.3 pH对MFC阳极生物量的影响
    3.4 pH对阳极生物膜形态的影响
    3.5 本章小结
4 pH对反硝化微生物燃料电池性能的影响
    4.1 引言
    4.2 启动及产电电压曲线
    4.3 功率密度曲线
    4.4 电化学测试
    4.5 硝酸盐及亚硝酸盐降解曲线
    4.6 本章小结
5 pH对原电池沉积鸟粪系统的影响
    5.1 引言
    5.2 电极反应对溶液pH的影响
    5.3 pH对氮磷脱除性能的影响
    5.4 最适参数的确定
    5.5 产物分析和成本分析
        5.5.1 产物分析
        5.5.2 成本分析
    5.6 本章小结
6 总结
    6.1 总结
    6.2 下一步工作
参考文献
作者简介及科研成果



本文编号：3763289