梧桐叶浸泡液对CW-MFC降解活性艳红的影响

在自行构建的人工湿地(CW)-微生物燃料电池(MFC)系统中,以葡萄糖为对照,系统研究了梧桐叶浸泡液对活性艳红X-3B脱色效果的影响及机理。结果表明,当实验进水X-3B的质量浓度不高于50 mg/L时,系统的脱色率近乎达到100%;当X-3B的质量浓度升高至100 mg/L和150 mg/L时,出水X-3B含量出现明显波动。葡萄糖组脱色主要发生在底部和阳极区域,脱色率分别为78.13%和14.96%,而梧桐叶浸泡组脱色主要发生在底部和阴极区域,脱色率分别为68.28%和16.78%。葡萄糖组X-3B的偶氮结构、萘环结构、三嗪结构和苯环结构在系统中逐步得到降解,而梧桐组缺少苯环和萘环结构的特征峰。不同碳源对不同区域微生物群落结构产生影响,使得X-3B的脱色降解呈现不同的规律。     

微生物燃料电池处理偶氮含盐废水的产电性能和降解过程

偶氮含盐废水生化处理流程复杂、电耗高,且降解机理尚不明确。本研究基于酸性重铬酸钾法水热处理获取改性阳极,进而构建微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）对偶氮含盐废水进行处理。考察了不同二价阴离子对MFC产电性能和降解有机物效果的影响,并探究了MFC对直接红13的降解机理。结果表明,偶氮含盐废水中含有硫酸钠时的产电性能高于含有碳酸钠的情况,MFC最大功率密度为265.38mW/m²、最大电流密度为1.10A/m²;MFC处理偶氮含盐废水时,对直接红13的去除率低于无额外添加盐时的效果（71.13%）,对葡萄糖共基质的降解影响程度为：添加硫酸钠>添加碳酸钠>无额外添加盐。微生物群落和降解产物分析表明,MFC阳极生物膜通过变形菌门、拟杆菌门等微生物的协同作用实现了对直接红13的生物电化学降解,产电下降解产物以还原产物芳香胺为主。     

空气阴极微生物燃料电池处理生活污水产电特性研究

采用空气阴极微生物燃料电池,处理主要成分为葡萄糖、乙酸钠、蛋白胨和可溶性淀粉的模拟生活污水,探讨MFC处理模拟生活污水的特性。文章探讨了模拟污水不同浓度对产电的影响,结果表明不同的基质浓度对产电效率影响不是非常显著,MFC最大输出功率为23.67 mW·m-2,COD最大去除率为88%。以不完全复合碳源和单一碳源为基质,探讨了接种混合菌的MFC对基质的选择性。试验结果表明乙酸钠、葡萄糖对接种混合菌的MFC产电不利,MFC处理复杂有机碳源(蛋白胨、淀粉)的产电效率优于处理简单分子有机碳源(葡萄糖、乙酸钠)。试验讨论了硼砂缓冲液对产电的影响,50 mmol·L-1的硼砂缓冲液输出功率密度最大,最大功率为19.77 mW·m-2,COD最大处理率为72%。与投加PBS缓冲液相比,硼砂缓冲液调节阳极电解液效果不佳,硼砂缓冲液出水pH为7.73,且在产电密度方面有微小的下降,但在同等基质浓度的生活污水时电池的库仑效率提高约2倍。     

改性活性碳纤维电芬顿降解活性艳红X-3B

以石墨为阳极,改性活性炭纤维(ACF)为阴极,采用电芬顿法降解活性艳红X-3B染料废水模拟废水。研究了Fe~(2+)浓度、p H值、电流密度对染料脱色率的影响,结果表明:阴极电芬顿法对活性艳红X-3B染料废水具有有较高的去除率,在最佳反应条件Fe2+投加量为1mmol/L,pH值为3.0,电流密度为7.5m A/cm~2,反应时间为60min时,染料的脱色率可以达到97.6%。     

双槽式MFC反应器在生活污水处理中的应用研究

现有对微生物燃料电池用于污水处理的研究多以模拟污水为原水,侧重对阳极槽的研究,而对实际生活污水的研究和对阴极槽的开发较少。研究考察了双槽式MFC反应器处理实际生活污水的产电性能和运行效果,并与乙酸钠和葡萄糖为基质的模拟废水进行了比较。研究结果表明,阳极使用实际生活污水的最低电极电势可以达到-0.232 V,输出功率密度为8 mW/m2,阳极内阻为52Ω,阳极COD去除率达到50%,pH<0.2。从阳极产电能力、COD去除效果和pH稳定性的比较中可以看出实际生活污水与乙酸钠模拟污水效果接近,好于葡萄糖模拟污水。阳极-阴极串联运行效果表明阴极在14 d左右形成生物阴极,生物阴极能以实际污水为碳源进行生长,此时电池的电动势达到0.848 V,内阻为201Ω,出水COD达到50～55 mg/L。     

厌氧共代谢处理苯胺黑药效能及其降解条件研究

采用标准血清瓶试验探讨共代谢基质对苯胺黑药厌氧降解效果及COD去除率影响。结果表明,葡萄糖,蔗糖,淀粉,乙酸钠能明显强化苯胺黑药的厌氧降解效能,当苯胺黑药与乙酸钠浓度为2∶1时降解效率高达82%。最佳共代谢基质在2∶1时降解最适温度为35℃,最佳p H为8。     

微生物燃料电池处理含铬废水并同步产电

以葡萄糖为阳极燃料、含铬废水为阴极液,碳毡为阳极、石墨板为阴极构建了双室微生物燃料电池,考察了阳极条件(底物浓度)及阴极条件(pH、初始六价铬浓度)对含铬废水的降解及MFC的产电性能的影响.结果表明低阴极液pH和高初始Cr(Ⅵ)浓度能改善MFC产电性能.当pH=2、初始六价铬浓度为177 mg/L、反应时间为10 h时,最大输出功率为108 mW/m~2,六价铬去除率为92.8%.阳极底物浓度对微生物燃料电池的性能也有影响.在微生物燃料电池中,阴极极化较小,表明该燃料电池有稳定的性能,微生物燃料电池对含铬废水的处理有应用潜力并能同步产电.     

共基质条件下黄药的生物降特性研究

研究了以乙酸钠、甘油和葡萄糖作为共基质时黄药的生物降解特性.结果表明,在试验条件下,葡萄糖为最佳共代谢基质,蛋白胨作为最佳氮源时黄药的生物降解性最好,此时黄药的降解率为91.47%;而单基质条件下,黄药的降解率仅为55.54%,相比其降解率提高了35.93%.可见共基质代谢大大提高了黄药的降解率,因此共基质代谢是提高黄药生物降性的一条有效途径.CS2和双黄药是黄药生物降解的主要中间产物.     

循环伏安扫描对微生物燃料电池启动和产电性能的影响

微生物燃料电池（MFCs）的启动及产电性能直接影响其应用于对实际废水的处理。以屠宰厂废水为基质研究了循环伏安扫描对单室空气阴极微生物燃料电池启动和产电性能的影响。结果表明：经过24 h CV扫描的MFCs其启动时间比常规电阻（1000 Ω）直接启动的MFCs缩短了71.4%（从420 h缩短至120 h）,MFCs最大功率密度提高了21.5%,达到37.8 W·m^-3。通过电极生物量测定和生物膜表面形貌观察发现,经CV扫描的阳极生物量显著提高且生物膜的产电菌占优势是MFCs性能提高的主要原因。说明CV扫描不断促进产电菌在阳极表面的吸附,而且增加产电微生物的生长速度。这一技术为发展MFCs的快速启动和提升MFCs的产电性能提供了新思路。     

循环伏安扫描对微生物燃料电池启动和产电性能的影响

微生物燃料电池(MFCs)的启动及产电性能直接影响其应用于对实际废水的处理。以屠宰厂废水为基质研究了循环伏安扫描对单室空气阴极微生物燃料电池启动和产电性能的影响。结果表明:经过24 h CV扫描的MFCs其启动时间比常规电阻(1000?)直接启动的MFCs缩短了71.4%(从420 h缩短至120 h),MFCs最大功率密度提高了21.5%,达到37.8 W·m~(-3)。通过电极生物量测定和生物膜表面形貌观察发现,经CV扫描的阳极生物量显著提高且生物膜的产电菌占优势是MFCs性能提高的主要原因。说明CV扫描不断促进产电菌在阳极表面的吸附,而且增加产电微生物的生长速度。这一技术为发展MFCs的快速启动和提升MFCs的产电性能提供了新思路。     

功能菌群DDMZ1共代谢脱色降解不同结构染料差异效应

为探究功能菌群DDMZ1在相同共基质条件下脱色降解五类不同结构染料的效能差异情况及微观生物学机制,本文首先测定了功能菌群DDMZ1在酵母提取物(yeast extract, YE)共基质条件下对五类不同结构共12种染料的脱色率,其次通过液相色谱-飞行时间串联质谱联用仪(LC-TOF-MS)进一步鉴定了其中5种典型的不同结构染料在YE共基质体系中的降解产物,推导了各自的降解途径,最后采用Illumina Miseq高通量测序评估了YE共基质条件下由5种典型的不同结构染料引起的微生物群落结构差异以及优势功能菌属的富集情况,进而揭示了YE共基质条件下染料结构、群落结构、优势菌属与染料脱色性能之间的相互作用关系。脱色结果表明:添加YE共基质能够显著促进菌群脱色性能,对浓度为100mg/L的12种不同结构的染料作用72h后,偶氮类染料脱色率均可达到80%以上,三苯甲烷类染料尤其是孔雀石绿由几乎为0的脱色率提升到了98.3%,蒽醌类染料的脱色率也均提升了20%左右。LC-TOF-MS分析产物表明5种典型的不同结构染料在YE共基质作用下均被生物降解成分子量小且结构简单的代谢产物。高通量测序结果表明,...     

基于降低阳极活化过电势的MFC性能优化研究进展

分析了微生物燃料电池的研究现状和影响其产电性能的主要因素,以及阳极活化过电势影响电池产电性能的过程,综述了从改善阳极电流-电势关系角度提高微生物燃料电池产电性能的研究进展. 分析认为,改善阳极电流-电势关系的关键是增加交换电流密度和增强异相电子传递,具体方法包括选择最适的阳极材料、优化阳极表面物理化学性质、筛选高效产电菌. 未来可从优化阳极材料几何结构、筛选高电催化活性产电菌及深入研究产电菌胞外电子传递过程的限制因素,如纳米导线与胞外细胞色素的作用机理等方面加强研究,优化微生物燃料电池产电性能.     

石墨烯修饰微生物燃料电池降解十二烷基磺酸钠

以十二烷基磺酸钠为阳极电子供体,同时以石墨烯为催化剂对电极进行修饰。将修饰前后微生物燃料电池的产电性能和十二烷基磺酸钠的降解情况进行对比,经过修饰的电极装置产电效率明显增大,最大电压增加了1倍,并使十二烷基磺酸钠的降解率从49.85%提高到65.11%。这说明用石墨烯修饰后的微生物燃料电池在稳定产电的同时降解十二烷基磺酸钠是可行的,为废水中阴离子表面活性剂的去除提供了新的方法与研究方向。     

石墨烯修饰微生物燃料电池降解十二烷基磺酸钠

以十二烷基磺酸钠为阳极电子供体,同时以石墨烯为催化剂对电极进行修饰。将修饰前后微生物燃料电池的产电性能和十二烷基磺酸钠的降解情况进行对比,经过修饰的电极装置产电效率明显增大,最大电压增加了1倍,并使十二烷基磺酸钠的降解率从49.85%提高到65.11%。这说明用石墨烯修饰后的微生物燃料电池在稳定产电的同时降解十二烷基磺酸钠是可行的,为废水中阴离子表面活性剂的去除提供了新的方法与研究方向。     

光催化协同臭氧降解活性艳红X-3B

采用光催化协同臭氧技术降解蒽醌染料活性艳红X-3B。利用UV-vis光谱比较了X-3B在不同体系中的降解效果,并研究了光催化／爽氧法处理染料的主要影响参数。结果表明：光催化法和臭氧法之间存在明显的协同作用,经过60min的反应,初始浓度为100mg／L的X-3B溶液的脱色率达到99．95％。增加臭氧的流量有利于提高脱色率;溶液初始pH则对降解的影响较小：随着染料初始浓度的增加,脱色率逐渐下降,然而单位时间内X-3B的绝对去除祭却缓慢升高。在光催化／臭氧体系中,对降解起到主要作用的是·OH的氧化作用。     

复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化

人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。     

双极室微生物燃料电池处理不同阳极底物废水的产电研究

为了研究微生物燃料电池(MFC)在不同阳极底物废水条件下的产电效率和废水处理效果。分别以啤酒废水、糖蜜废水和啤酒-糖蜜混合废水作为阳极基质,含银电镀废水作为阴极电子受体,构建了双极室微生物燃料电池。结果表明,3组以糖蜜废水作为阳极基质的MFC产电量和COD去除率最高,啤酒废水次之,啤酒-糖蜜混合废水最低。糖蜜废水作为阳极基质的MFC最高电压和功率密度可达356 m V和36.21 m W/m~2,第3周期时COD去除率达到最高的69.29%,实验结束时阴极Ag~+的质量浓度最低至304 mg/L。不同阳极基质对MFC产电效率和废水处理效果有影响。     

反转极性微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电研究

通过双生物电极双室型微生物燃料电池(MFC)的反转极性运行实现了低浓度缓冲液下同步降解偶氮染料和产电。在添加5 mmol磷酸缓冲液和不调节pH值的情况下,反转极性前,阳极pH值由7.0降低到5.0,阴极pH值先由7.0升高到7.6~7.8,再降低到7.3~7.5。反转极性后,阳极积累的H+被新生OH-中和,pH值升高到7.5,阴极积累的OH-被新生H+中和,pH值降低到5.5,实现了pH值自中和。反转极性稳定运行3个月,产生了0.20~0.25 V稳定电压输出。反转极性降低了阴、阳极极化,改善了阴、阳极性能,功率密度比反转极性前提高31%。刚果红首先在阳极脱色,24 h内脱色率达90%,阳极反转为阴极后继续好氧降解脱色产物,272 h内矿化率达到50%以上。12个月的运行结果表明,MFC对刚果红的降解效果长期稳定。     

植物对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统去污及产电性能的影响

介绍了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)的分类,湿地植物对去除污染物和产电性能的有利影响和不利影响,以及CW-MFC植物的选择,并提出了进一步研究的方向。     

GO/PEDOT复合材料修饰阳极的制备及其在MFC中的应用

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置,通过改善阳极特性可以有效提高微生物燃料电池的产电性能。通过恒电流法电沉积制备了氧化石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(GO/PEDOT)复合材料修饰碳毡(CF)阳极。通过循环伏安法和交流阻抗法考察了电极特性。将其应用到微生物燃料电池中,对其产电性能进行评价。结果表明,GO/PEDOT-CF电极具有较大的比表面积和优良的电化学性能;以GO/PEDOT-CF为阳极的微生物燃料电池,产电性能良好,其最大功率密度和最大电流密度达到1.138W·m?2和4.714 A·m?2,分别是未修饰阳极的4.80倍和5.51倍。因此,GO/PEDOT复合材料是一种优良的阳极修饰材料,可有效提高MFC的产电性能。