微生物燃料电池的PCP共代谢降解动力学

论文摘要

五氯酚（pentachlorophenol,简称PCP）是一种广泛存在于工农业生产中的难降解有机污染物。具有致畸、致癌、致突变的“三致”效应。处理五氯酚的常用方法有物理法、化学法、生物法。生物法具有成本低、无二次污染等优点。共代谢法是传统生物法中降解PCP的重要途径之一。微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）是一种以微生物为催化剂,将有机物中的化学能转化成电能的新型生物处理技术。与传统生物法相比,其具有清洁、高效、污泥量小等特点。因此,本研究首次运用MFC进行PCP共代谢降解。考察共代谢底物类型及浓度、pH、温度对MFC产电及PCP共代谢降解速率的影响。本文采用的实验装置为空气阴极单室MFCs。PCP共代谢底物分别为乙酸钠和葡萄糖。当五氯酚浓度为5 mg/L时,最佳乙酸钠和葡萄糖浓度均为1.5 g/L；五氯酚浓度为10 mg/L,乙酸钠和葡萄糖作底物的最大功率密度输出和PCP降解速率间正相关,关系分别为y=0.0203x-0.0645（R2=0.9919）和y=0.017x-0.0452（R2=0.9989）；改变反应pH值,乙酸钠和葡萄糖作底物时分别在pH 9.0和pH 8.0时电能输出最高,但PCP降解速率均是在pH 5.0时最快,分别为0.21 mg/L-h和0.17 mg/L-h;温度对系统电能输出及PCP降解速率影响显著：35℃时乙酸钠底物的功率密度最高（17.5 W/m3）、PCP降解速率最快（0.21 mg/L-h）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 绪论
• 1 微生物燃料电池（MFCs）研究背景
• 1.1 MFCs研究进展
• 1.1.1 MFCs处理易降解废水研究进展
• 1.1.2 MFCs处理难降解废水研究进展
• 1.1.3 MFCs的主要影响因素
• 1.2 五氯酚（PCP）降解的研究概况
• 1.2.1 环境中PCP来源及危害
• 1.2.2 PCP生物降解概述
• 1.2.3 PCP生物降解速率
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 试剂与仪器
• 2.1.3 培养基与反应液
• 2.2 实验装置
• 2.3 反应器启动及运行
• 2.4 电池性能评价
• 2.4.1 电压和电流
• 2.4.2 功率密度
• 2.4.3 库仑效率
• 2.4.4 极化曲线
• 2.4.5 电池内阻
• 2.5 分析方法
• 2.5.1 COD
• 2.5.2 PCP
• 2.5.3 循环伏安
• 3 共代谢底物影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同共代谢底物产电性能
• 3.3.2 酸钠、葡萄糖下PCP降解
• 3.3.3 电能输出与PCP降解关系
• 3.4 小结
• 4 pH影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 pH对产电性能影响
• 4.3.2 pH对COD去除率影响
• 4.3.3 pH对CE影响
• 4.3.4 pH对微生物电催化活性影响
• 4.3.5 pH对PCP降解影响
• 4.4 小结
• 5 温度影响
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 电能输出
• 5.3.2 PCP降解速率
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢