微生物燃料电池机理研究体系建立及其处理人排泄物工艺

admin · 发表于 2024-1-12 12:35:28

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雅宝题库解析：
微生物燃料电池（MFC）是一种新兴的环境和能源技术，能够在消耗污水中污染物的同时产出电能，有广泛的应用前景和重要的研究价值。针对目前MFC产电机理尚不明确的现状，本研究致力于建立适当的研究体系为机理的研究奠定基础，同时探讨了MFC处理人排泄物的可性能，设计并验证了新型的低成本MFC结构。 Geobacter sulfurreducens广泛地应用于MFC的研究，本文依托所在课题组的实验设施，建立了该菌种的培养、传代以及冻存的方法，发现在培养过程中，富马酸比柠檬酸铁更适用于作为G. sulfurreducens生长的电子受体，G. sulfurreducens在乙酸钠-富马酸培养体系中能够良好的生长并保持活性；- 70 ℃冻存菌种能够在8个月的时间内保持活性。使用三室结构的MFC可以有效地避免氧气向电池阳极室的渗透，以G. sulfurreducens为种源的三室MFC可以高效运行，内阻约为1800 Ω，最高的功率密度为48.41 mW/m2。使用反硝化式生物阴极MFC结合模拟粪便的发酵预处理和模拟尿液的氨化-硝化预处理，建立了人排泄物净化产能系统，有效去除了粪便中88.8 %的有机物和尿液中的95.4%的总氮，同时产出电能，平均输出功率密度约为90 mW/m3。并发现使用硝化出水运行生物阴极能提高电池性能。根据MFC的运行原理，设计制作了连续流分体式MFC，借助于电极液从阳极向阴极的连续流动，实现质子的转运并完成整个电池反应，避免了离子交换膜的使用，降低了MFC成本。该结构的MFC内阻约为5000 Ω，功率密度最高为24.33 mW/m3，能够有效去除90.45 %的COD。该结构有望直接用于厌氧-好氧工艺的污水处理当中。

微生物燃料电池机理研究体系建立及其处理人排泄物工艺

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