微生物燃料电池

摘要： 微生物燃料电池在处理难降解废水上展示出了良好的性能,具有较好的环境效益。本文对微生物燃料电池去除苯酚的生物化学过程进行了详细阐述,分析了电化学与微生物在去除含酚废水中苯酚的协同作用,综述了微生物燃料电池处理含酚废水的机理以及影响苯酚降解的主要因素,最后提出了提高微生物燃料电池处理含酚废水性能的可能途径。

摘要： 在分析好氧颗粒污泥的特性和影响污泥颗粒化的主要因素的基础上,综述了好氧颗粒污泥技术在生物脱氮、生物除磷、重金属废水处理、高浓度有机废水处理等方面的应用,并对未来主要的研究方向进行了展望。

摘要： 为探讨微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)应用于奶牛场污水处理技术的可行性,通过构建双室型和单室型MFC反应装置,以奶牛场污水为阳极反应液,对MFC的产电性能以及污水中主要污染物的降解效果进行研究。结果表明,单室型和双室型MFC均可稳定地产电运行,平均日最大输出电压分别为563.8和390.8 mV,最大功率密度分别为48.5和21.7 mW·m^(−2),表观内阻分别为346.4和489.5Ω,且单室型MFC产电性能优于双室型;单室型和双室型MFC对奶牛场污水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的平均去除率分别为79.3%和77.4%;单室型MFC对总磷(total phosphorus,TP)、总氮(total nitrogen,TN)和氨氮(ammonia nitrogen,NH_(4)^(+)-N)的平均去除率分别为70.9%、65.4%和78.9%,分别比双室型MFC相应去除率高101.4%、24.3%和21.0%,单室型MFC对污染物去除率优于双室型MFC。MFC作为一种污水处理新方法,用于奶牛场污水处理具有技术可行性,其在降解奶牛场污水中有机物和氮磷污染物的同时能够产生电能,在实现节能减排、碳达峰和碳中和方面具有广阔前景。

摘要： 为提高光催化反应中光生电子与空穴的分离效率,提出了微生物燃料电池产电辅助转盘式双极液膜光催化降解染料废水的方法。以苋菜红为目标污染物配制模拟染料废水,利用微生物燃料电池产电作为转盘液膜光催化反应器的外加电场,以期提高液膜光催化对染料废水的降解效率。通过考察微生物燃料电池组连接方式、转盘转速、废水初始浓度、pH值以及电解质浓度等因素,优化了光催化降解反应条件,并通过对降解中间产物的测定初步推测了苋菜红的光催化降解机制。结果表明,2组燃料电池串联可有效提高光催化降解效率,在转速为90 r/min、pH值为4.40、废水初始浓度不高于40 mg/L条件下可以实现理想的脱色率和脱色量;溶液电导率的增加对降解效果有抑制作用;MFC辅助光催化反应主要通过破坏染料分子中的偶氮共轭发色体系实现脱色,可对降解中间产物起到一定的矿化作用。

摘要： 人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)作为水处理方面十分成熟的技术被广泛应用,但随着生态环境的恶化和科学技术的进步,社会对环境生态质量的要求越来越高,单一的水处理技术由于自身存在局限性难以满足高质量的要求,而人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)二者都是利用微生物的作用进行水处理,且MFC要求阳极保持无氧状态,阴极暴露在氧气中,这些氧化还原条件恰好可以在CW中实现。因此便出现将人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)耦合进行污水处理的研究,其不仅能更有效的处理污水,而且还能产生电能,具有非常好的发展前景。

摘要： 为提高低品位锰矿的利用,实现有机废水对锰矿物粉的浸提,通过改造微生物燃料电池(MFC),在阴极反应池中增加电解室及矿物质室,构建用于锰矿湿法浸提的MFC反应器,实现有机废水与锰矿物粉的还原氧化反应的分离。结果显示,以乙酸钠为碳源,以低品位锰矿粉为阴极的MFC输出电压最高可达0.81 V,是以K_(3)[Fe(CN)_(6)]为阴极液(0.631 V)的1.23倍。在相同条件下,矿物浸提MFC对COD的去除率可达90.9%,高于对照组(87.5%),而降解时间为3 d,显著少于对照组(5.2 d)。在降解COD能力的提升上,可实现对低品位锰矿粉中MnO_(2)的还原,其锰含量由原矿粉的23%降至0.98%,浸提率可达95.7%。进一步通过高通量测序对阳极端菌群结构进行分析发现,其主要菌群为地杆菌属(Geobacter),相对于对照组的85%,矿物浸提MFC中该属比例占总菌群的95%。结果表明,矿物浸提MFC可有效地将有机降解与矿物浸提耦合,避免两者直接混合反应带来的二次废水污染及浸提产物硫酸锰的净化问题,在提高MFC产电效率、处理废水的同时,实现对低品位锰矿的浸提。

摘要： 本研究组装了生物滴滤塔和微生物燃料电池(MFC)两种污染处理方式,构建新型滴滤式微生物燃料电池系统,该系统可实现在流动态废水通过的条件下堆栈多颗MFCs而提高电压。对于堆栈多颗MFCs来说,往往会因为电压反转的产生而导致总电压的下降。本研究探讨滴滤式微生物燃料电池系统中,电压反转产生的原因及电压反转后对其他MFCs产生的影响。研究结果发现,电压反转的原因是由于各电池间反应速率不平衡造成,而底物匮乏仅是电压反转的一个原因。在发生电压反转后,系统产生的总电压会和已发生电压反转的电池产电趋势类似,而产生电压反转的电池会和下一颗电池的产电趋势相反。

摘要： 近年来,随着矿山、冶金、电子、制革等行业的发展,工业废水的处理受到越来越多的关注。相对于工业废水中的其他污染物,工业废水中的重金属在经过适当的处理和回收后不仅能够减少对环境的污染,而且还可以带来经济效益。铬作为这些工业废水中产生的主要重金属,若不经过正确的处置将会对环境产生极大的危害。然而利用传统的方法回收工业废水中的铬仍存在一些局限性,如需要添加的化学试剂价格昂贵,处理后产生的污泥需要处理两次,设计工艺要求较高等。现在,生物电化学系统(Bioelectrochemical Systems,BES)正逐渐被用于从工业废水中回收铬。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)作为BES系统中的先进技术,由于其强大的可操作性和高回收率而具有较大的潜力。本文重点介绍了使用微生物燃料电池(MFCs)从工业废水中回收铬的技术。通过与传统技术的比较,评估了该技术在实际应用中的优势、局限性和发展前景,并研究了该技术的可持续性。

摘要： 生化需氧量(BOD)是判断水体受污染程度、指导污水处理工艺设计的重要指标。近年来基于微生物电化学技术开发的BOD传感器因能快速、准确地测定BOD而成为极具应用前景的方法。总结了微生物电化学BOD传感器的工作元件及其原理,并对不同类型的微生物电化学BOD传感器进行了对比;在此基础上重点分析了微生物燃料电池(MFC)型BOD传感器的发展历程、传感原理、反应器构型以及产品化应用;进一步讨论了各种新兴技术给MFC型BOD传感器带来的发展契机,提出了将其商品化的发展见解;最后对微生物电化学BOD传感器的发展进行了总结与展望,以期为开发快速高效的微生物电化学BOD传感器技术奠定基础,为推动水生态环境监测技术的创新发展提供思路。

摘要： 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/m^(2)、最大电流密度为1.10A/m^(2);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。

摘要： 微生物燃料电池(MFC)是在微生物催化作用下同时去除污染物并产生电能的装置,本文主要对MFC在含氮废水中的研究进行总结分析,概述了直接反硝化、同步硝化反硝化及厌氧氨氧化工艺的研究进展,并讨论了运行条件(含氮污染物浓度、溶解氧、碳源及碳氮比、温度、外电阻)对脱氮产电性能的影响.发现目前的MFC脱氮仍存在阳极NH4+会迁移至阴极,并导致阴极出水的氨氮含量高于进水;双阴极构型的MFC的好氧阴极与缺氧阴极之间存在电子竞争,并且好氧阴极与缺氧阴极之间存在碳源竞争;MFC的电压输出较低等问题.

摘要： 将人工湿地(CW)和微生物燃料电池(MFC)技术进行耦合处理污水,是近几年出现的一种兼顾污水处理和生物发电双重功能的新型、环境友好型污水处理技术.人工湿地和微生物燃料电池都是利用微生物的作用,来去除污水中的污染物;同时人.T湿地中存在天然的氧化还原梯度,为微生物燃料电池的阴、阳极提供了良好的环境,这些优势为二者的相容性耦合奠定了基础.虽然CW-MFC耦合系统的研究仍处于初级阶段,但雏形已经形成,本文在阐述该系统近几年发展的基础上,对该技术的应用方向进行了展望.指出利用CW-MFC藕合系统处理污水的方法逐渐受到了广泛关注，将CW与MFC进行藕合，可以有效增强了污染物的去除效果，具有很大的发展空间。但此系统产电量相对较低，相比传统CW成本较高，在实际应用中还需要更深入的探索，主要体现在反应器体积增加会降低系统功率密度，提高电极面积比例及减小电极间距是提高功率密度的有效途径，同时由于过大的间距会导致系统内阻增加，因此需要找到能有效减少电极间距的方法。现有资料对CW-MFC的有机污染物去除效果和系统产电量方面的研究比较多，污水中N去除效果和机理，研究相对较少，考虑到N是污水中的主要污染物之一，因此这方面的研究有待进一步加强。在CW-MFC系统中，存在系统中溶解氧不足的限制，再与曝气装置相结合，使之达到去除效果，成本较高、运行操作相对繁琐，因此应考虑如何通过改变系统的进水方式和运行方式来实现系统的复氧功能。在研究利用CW-MFC处理污水的同时，可以考虑利用将MFC作为监测CW的生物传感器，在装置运行的同时，对CW的相关指标(如CW的堵塞状况等)进行连续式监测。

摘要： 本文介绍了一种新型的土壤修复技术,利用土壤微生物燃料电池(Mi-crobial fuel cell,MFC)进行石油烃污染土壤的修复.实验中设置了闭路反应器和开路反应器(对照组)的土壤MFC进行比较,经过60d的运行后,闭路反应器中输出的电荷为523C.闭路反应器中总石油烃(TPH)的降解率为13.2％,比开路反应器的降解率(6.4％)高出106％.碳指纹分析表明,闭路反应器中烷烃和多环芳烃的降解率显著高于其在开路反应器的降解率.反应器运行结束后,闭路反应器中土壤的pH值从8.20上升到9.10,电导率从2.02mS/cm下降到1.57mS/cm,而开路反应器中土壤的pH值从8.20上升到8.54,电导率从2.02mS/cm下降到至1.51mS/cm.由于闭路反应器既增强了生物降解石油烃的能力又输出了电荷,达到了在去除污染物的同时产生电能的目的,因此土壤MFC在石油烃污染土壤的修复中是一种很有前景的修复技术.

摘要： 针对微生物燃料电池(MFC）应用于气态挥发性有机污染物(VOCs）厌氧处理过程中污染物降解效率及能量转化效率较低等问题,本研究通过提供外源电压调整阳极生物膜微生物组成及电子传递途径的方式实现MFC对VOCs的高效降解,结合高通量测序、循环伏安曲线等研究探明强化机理.

摘要： 挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）会导致空气污染。生物法和光催化氧化法（Photocatalytic oxidation，PCO）可净化去除气相污染物。两种方法的处理效率在水处理中与电化学结合而得到提高，采用燃料电池反应器时还可以从污染物中回收能量，但是很少有报道将电化学用于光催化、生物法空气污染治理。本研究分别将电化学、微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）与光催化氧化技术进行耦合，以更加节能、高效处理VOCs污染。创建了气液两相光电催化反应体系，采用金属负载TiO2/ZnO电极做阴极，120min内空气中甲醛去除率达到74%。构建了生物电耦合光电催化系统，利用基于TiO2纳米片的光电催化（PEC）和MFC协同作用处理乙酸乙酯，以PVDF膜代替传统质子交换膜隔开阳阴两极，得到了更高的乙酸乙酯去除效率和产电能力（92.8mW/cm2）.

摘要： 微生物燃料电池(MFC)在脱氮、脱硫、有机污染物降解、重金属污染治理以及垃圾渗滤液处理等方面都有很好的应用前景.从以铁矿土为基础的MFC中筛选出一种菌株,发现它对六价铬有着较高的还原性及抗性.在添加2mmol/LNa2CrO4的DM培养基中,48h对Cr(Ⅵ)的还原率达到56％,96h还原率为61％.同时生长情况良好.实验数据表明,该种菌有助于目前广泛存在的铬污染治理.

摘要： 主要研究了微生物燃料电池(MFC)对气态甲苯的去除性能及其微生物和电子传递特征.结果表明该MFC对300mg/m3甲苯的去除效率高达88％.回路条件下该MFC对甲苯的去除效率是开路的1.4-3.5倍,说明电极与微生物之间的相互作用加快了电子传递,从而提高了微生物的甲苯降解速率.微生物群落的分析表明,以甲苯为唯一碳源时,电活性细菌Arcobacter sp.和Geobacter sp.的生长受到抑制,但是甲苯降解微生物Chryseobacterium sp.和Zoogloea sp.广泛存在.随着碳源从乙酸钠逐渐转变为甲苯,弓形杆菌Arcobacter sp.几乎消失,Geobacter sp.减少了40％.另外,通过分析微生物群落与甲苯降解性能的关系中可以得出在甲苯降解过程中Chryseobacterium sp.比Zoogloea sp.活性高.与对照相比,实验组通过循环伏安曲线法检测到一个明显的氧化还原峰(-0.31Vvs Ag/AgCl)和一个还原带(-0.1—+0.2V vs Ag/AgCl),该氧化还原峰与甲基萘醌类电子传递蛋白和外膜细胞色素蛋白,如OmcZ、OmcS、a-型和d型相对应.因此在该甲苯去除MFC中,认为产生的电子通过甲基萘醌类和外膜细胞色素的直接的电子转移途径传递到阳极.

摘要： 在厌氧条件下，以大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 25913为阳极催化剂，利用电化学工作站与数据采集卡采集MFC输出信号，分别检测卡那霉素与万古霉素，与传统检测方法进行对比，并对产电前后菌株的活性进行了分析;研究了电子中介体亚甲蓝对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌电能输出的影响。MFC不仅有望作为生物传感器监测环境中抗生素，且有望为医学上抗生素的使用提供理论依据。

摘要： 受硝酸盐污染的地下水给人类带来了危害.采取原位修复过程中,厌氧条件下反硝化菌需要由电子供体提供电子,将NO3--N同化作用生成NH4+-N,或异化作用还原成NO2--N、N2等产物[1].然而地下水流动缓慢,黑暗、低温、贫氧环境对硝酸盐脱氮技术提出了更高的要求[2].因此有必要探求一种反应条件温和、能提供环境友好的电子供体的新型微生物反硝化技术,将其应用于地下水硝酸盐污染原位修复中.

摘要： 以模拟城市生活污水为对象,研究了不同的温度对反硝化除磷产电系统的脱氮除磷及产电的影响.在系统操作温度分别为14-15、22-23、29-30°C的条件下,反硝化除磷产电系统出水COD平均浓度分别为12.84、9.68和11.22mg/L,出水氨氮平均浓度分别为5.61、4.80和4.74mg/L,出水PO43--P平均浓度分别为3.45、1.57和2.54mg/L.在29-30°C获得最大平均开路电压0.668V,最大功率密度71.09mW/m2,最大平均能量效率20.05％,最大平均库仑效率0.48％,最小内阻97.12Ω,每消耗1kg COD所产生能量最大为0.0107kWh.温度是反硝化除磷产电系统处理效果和产电性能的一个重要因素.

摘要： 本发明公开一种微生物燃料电池阴极、其制备方法和微生物燃料电池。该微生物燃料电池阴极的制备方法，包括以下步骤：将可溶性钴盐与二乙烯三胺五甲叉磷酸溶液均匀混合，得到第一混合物；将上述第一混合物和生物炭加入球磨机中粉磨至粒径小于2μm，得到第二混合物；将上述第二混合物烘干、热解，得到第三混合物；将上述第三混合物、导电材料和粘结剂混合，涂覆在导电基底上，得到微生物燃料电池阴极。本发明所得微生物燃料电池具有较高的输出功率和运行稳定性；本发明的制备方法简单、成本低、有利于大规模生产。

摘要： 本发明属于微生物燃料电池领域，具体涉及一种用于微生物燃料电池的粘合剂、应用、阴极及微生物燃料电池。其中用于微生物燃料电池的粘合剂，具有含有羟基和十二烷基苯磺酸侧基的聚苯胺聚合物。本发明所提供的含有羟基和十二烷基苯磺酸侧基的聚苯胺聚合物，通过羟基和十二烷基苯磺酸侧基的引入，使之可溶于乙醇但不溶于水，可用作电极催化剂的粘结剂，不仅具有抗污染性能，减少电极在电池长期运行过程中的受污染程度，而且其较好的导电性有利于在集流体和催化剂间形成电子传输通道，提高产电性能。

摘要： 本发明涉及一种微生物燃料电池用阳极及其制备方法、微生物燃料电池，属于微生物燃料电池技术领域。本发明的微生物燃料电池用阳极，包括电极材料和附着在电极材料表面的修饰材料；所述修饰材料包括二硫化钼纳米片和分散在二硫化钼纳米片之间的碳纳米管。本发明的微生物燃料电池用阳极中附着在电极材料表面的修饰材料将导电性良好的碳纳米管分散在二硫化钼纳米片之间，不仅可以显著增强修饰材料的导电性，还可以增大阳极的电活性表面积，为微生物的附着和生长提供更多的位点和空间，有利于在阳极表面形成致密的生物膜，缩短微生物燃料电池的启动时间，增大微生物燃料电池的最大输出电压和最大输出功率密度。

摘要： 本发明涉及一种基于多粒径碳材料的微生物燃料电池阳极及其制备方法和微生物燃料电池，属于微生物燃料电池技术领域。该电池阳极包括载体和负载在载体上的多粒径碳材料，其中，多粒径碳材料包括40‑60目活性碳、100‑200目活性碳和50‑100nm碳黑。该电池阳极具有高的比表面积、好的导电性和生物相容性，以及高的机械强度，其具有的三维空间孔隙结构，不仅可以增加微生物附着和传输电子的位点，还能有效降低电子转移电阻，促进胞外电子转移速率，从而提高了微生物燃料电池的输出功率。该电池阳极制备方法简单易操作，原料易得且成本低，是一种很有潜力的MFC阳极制备方法，为经济、高效的阳极制备提供了一种新思路。

摘要： 本发明涉及微生物燃料电池技术领域，具体涉及一种微生物燃料电池阳极电极材料的制备方法、微生物燃料电池的阳极电极片以及微生物燃料电池。电池阳极材料的制备方法包括以下步骤：将包括PDDA、氯化钠以及石墨烯的原材料进行共混，其中，按原材料的质量百分比计，PDDA的添加量占原材料总质量的4.5wt％‑6.5wt％，氯化钠的添加量与石墨烯添加量的比值为2:1。本发明通过简单的共混即可实现石墨烯复合材料的制备，制备方法简单方便，容易操作，且得到石墨烯复合材料应用在微生物燃料电池时，可以保证其能具有较大的输出功率密度和电流密度，同时，本发明提供的制备方法可以应用于PDDA‑石墨烯复合材料的大批量生产，从而有利于石墨烯在微生物燃料电池中的推广应用。

摘要： 本发明涉及一种微生物燃料电池(1)，其具备：含有有机物的电解液(2)，保持厌氧性微生物、并与电解液接触的负极(3)，以及具有憎水层(41)和重叠在憎水层上的气体扩散层(42)的正极(4)。而且将负极的面积相对于气体扩散层的面积之比设定为T

摘要： 作为用于提高微生物燃料电池的输出的技术，提供一种微生物燃料电池，该微生物燃料电池包括：诸如甘油的多元醇作为燃料，并在负极侧使用已通过基因重组引入了催化氧化还原反应的酶的微生物。由此微生物燃料电池，通过在负极侧保持由基因重组引入了催化氧化还原反应的心肌黄酶等酶，可以提高反应速度，从而获得高输出。

摘要： 本发明公开了一种利用生物炭增强微生物燃料电池放电电压的微生物燃料电池和方法。该电池包括阳极电极、阳极电极液和阴极电极，所述的阳极电极液为含有吸附有有机物的生物碳的有机废水。该方法包括配置微生物燃料电池，启动并运行微生物燃料电池，利用微生物燃料电池处理有机废水，所述微生物燃料电池，其阳极电极液为含有吸附有有机物的生物碳的有机废水。本发明将有机废水中的有机物富集于生物炭中，配制生物炭与有机废水的混合液作为微生物燃料电池的阳极电极液，这样可提高微生物燃料电池放电电压优势，解决了微生物燃料电池处置废水过程中难以规模化放大的问题，有利于微生物燃料电池的规模化应用。

摘要： 本发明涉及一种利用具有高还原电位的电子受体的微生物燃料电池以及利用该微生物燃料电池生产电能的方法，更具体地，涉及一种如下的微生物燃料电池以及利用该微生物燃料电池生产电能的方法，在所述微生物燃料电池中，将具有高还原电位的电子受体溶液用作还原电解质，将作为电子供体的有机物溶液用作氧化电解质，还原的还原电解质在电解池中通过电解得以再生并再次供应为还原电解质，并且包括设有一个以上的O形圈以防止泄漏的隔膜，在电解中产生的氢气可以供应到燃料电池以生产额外的电能，从而可以以有效的成本生产高电力，并且将如太阳能电能等的从现有的发电系统产生的能量或从微生物燃料电池产生的电力用于电解，因此可以显著提高能量利用率，并且可以提高燃料电池的寿命。

摘要： 本发明属于微生物燃料电池技术领域，具体涉及一种微生物燃料电池用阳极、微生物燃料电池及应用。本发明的微生物燃料电池用阳极，包括电极基体和涂覆在电极基体表面的修饰材料，所述修饰材料包括纳米羟基磷灰石(nHA)和碳纳米管(CNTs)；nHA修饰使电极基体拥有较好的生物相容性和表面积，有利于在阳极表面形成致密的生物膜，增大微生物燃料电池的电催化活性；CNTs优异的导电性能够促进电子传递，缩短微生物燃料电池的启动时间；该微生物燃料电池用阳极、阴极和质子交换膜可组装微生物燃料电池，可用于降解双氯芬酸，具有较高的降解效率。