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改性电极微生物燃料电池对废水中Cr(Ⅵ)去除及产电性能研究
1
作者 吴卿 张颖 +2 位作者 刘睿怡 李倩男 彭森 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第8期2987-2996,共10页
以生活中常见的生物质废弃物-花生壳为电极材料,通过热解和氮掺杂对其进行改性并负载至石墨板电极上以作为微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)阴极。通过材料电化学表征、铬含量、细菌多样性及功能基因分析,评价MFC处理含Cr(Ⅵ)... 以生活中常见的生物质废弃物-花生壳为电极材料,通过热解和氮掺杂对其进行改性并负载至石墨板电极上以作为微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)阴极。通过材料电化学表征、铬含量、细菌多样性及功能基因分析,评价MFC处理含Cr(Ⅵ)废水效果及产电性能,考察花生壳生物质热解材料在MFC性能提升中的作用。以氮掺杂花生壳生物质热解材料为MFC阴极适于Cr(Ⅵ)质量浓度在50~1000 mg/L Cr(Ⅵ)废水处理,在Cr(Ⅵ)质量浓度为200 mg/L时可达到最高的电压输出和最大功率密度。在不同Cr(Ⅵ)质量浓度条件下,MFC装置阳极液中优势物种多为典型的产电菌,并在阳极的底物降解和发电的过程中发挥重要作用。不同Cr(Ⅵ)质量浓度对MFC装置阳极液功能基因的影响不显著,最具代表性的京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)功能类别多与阳极有机物降解及电子的产生和传递有关。氮掺杂花生壳生物炭热解材料电极MFC为高效、经济地还原水中Cr(Ⅵ)提供了一种选择。 展开更多
关键词 环境工程学 微生物燃料电池 花生壳生物炭 含铬废水 产电性能
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微纳米Mo_(2)C-C作为高性能微生物燃料电池的阳极电催化剂
2
作者 王俊 侯勇 《化学研究与应用》 北大核心 2025年第1期87-93,共7页
通过简单的溶液衍生前驱体和煅烧法成功制备了具有微纳米结构的Mo_(2)C-C复合材料,并用作微生物燃料电池(MFC)的高性能阳极电催化剂。形态和组成表征表明,制备的Mo_(2)C-C复合材料由Mo_(2)C和C组成,具有微/纳米颗粒结构。同时材料表面... 通过简单的溶液衍生前驱体和煅烧法成功制备了具有微纳米结构的Mo_(2)C-C复合材料,并用作微生物燃料电池(MFC)的高性能阳极电催化剂。形态和组成表征表明,制备的Mo_(2)C-C复合材料由Mo_(2)C和C组成,具有微/纳米颗粒结构。同时材料表面含有丰富官能团,有助于提高微生物在阳极表面的附着。电化学测试结果表明,Mo_(2)C-C复合材料对阳极/微生物之间的电荷转移具有出色的电催化活性。装有微纳米Mo_(2)C-C/CF阳极的MFC的最大功率密度为1.61 W·m^(-2),明显优于商用碳毡阳极。这项工作为高性能、环保MFC阳极电催化剂提供新思路。 展开更多
关键词 Mo_(2)C 微纳米材料 阳极 电催化 微生物燃料电池
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厌氧氨氧化污泥耦合小球藻的双生物微生物燃料电池处理养殖废水研究 被引量：1
3
作者 唐方毅 薛溢涵 +1 位作者 贾律伦 林云琴 《华南农业大学学报》 北大核心 2025年第2期222-229,共8页
【目的】利用厌氧氨氧化污泥和小球藻耦合构建双生物微生物燃料电池(DMFC),以期在产电的同时有效去除养殖废水中的高浓度氮磷和有机物,为养殖废水处理和生物能源制备提供新途径。【方法】将厌氧氨氧化污泥和模拟废水以体积比1∶4混合后... 【目的】利用厌氧氨氧化污泥和小球藻耦合构建双生物微生物燃料电池(DMFC),以期在产电的同时有效去除养殖废水中的高浓度氮磷和有机物,为养殖废水处理和生物能源制备提供新途径。【方法】将厌氧氨氧化污泥和模拟废水以体积比1∶4混合后投至阳极室,小球藻和BG-11培养基以体积比1∶4混合后加入阴极室,运行24 h后阳极开始出水,并将阳极出水加入阴极室中,保持恒温并设置光暗周期模式,监测电压及废水中氨氮、NO_(2)^(−)−N、NO_(3)^(−)−N、总磷质量浓度,可溶性化学需氧量(SCOD)和pH。【结果】厌氧氨氧化污泥和小球藻之间存在明显的电子交换,系统产电性能良好,DMFC稳定运行阶段正负峰值电压分别为45、−125 mV。氨氮质量浓度由1588.97 mg/L降至602.75 mg/L,去除率达62.07%;NO_(2)^(−)−N、总磷和SCOD去除率分别为88.62%、54.45%和63.72%。系统在pH为9.5的条件下能稳定运行。【结论】本研究成功构建了一个厌氧氨氧化污泥耦合小球藻的DMFC系统,该系统不仅能有效脱氮、除磷、降低有机物浓度,还能持续产电,是协同解决环境与能源问题的有效途径。 展开更多
关键词 厌氧氨氧化污泥 小球藻 微生物燃料电池 氨氮 总磷 可溶性化学需氧量 pH
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硫掺杂石墨烯阴极在微生物燃料电池中的性能研究
4
作者 刘丽华 许文锋 +4 位作者 贺琦 蓝瑞嵩 张倩 陈博彦 洪俊明 《工业水处理》 北大核心 2025年第4期133-138,共6页
通过水热法将硫原子掺杂到石墨烯结构中,利用单室反应器装置搭建微生物燃料电池(MFC)。采用硫掺杂石墨烯(S-rGO)、活性炭(AC)和炭黑(CB)作为阴极催化剂,选用不同的比例进行混合。发现m(AC)∶m(CB)∶m(S-rGO)为1∶0.25∶0.075时,MFC反应... 通过水热法将硫原子掺杂到石墨烯结构中,利用单室反应器装置搭建微生物燃料电池(MFC)。采用硫掺杂石墨烯(S-rGO)、活性炭(AC)和炭黑(CB)作为阴极催化剂,选用不同的比例进行混合。发现m(AC)∶m(CB)∶m(S-rGO)为1∶0.25∶0.075时,MFC反应器表现出最佳性能,最大输出电压为295 mV,功率密度为256 mW/cm^(2)。此外,S-rGO的极限电流密度为3.46 mA/cm^(2),高于rGO(3.22 mA/cm^(2)),表明S-rGO具有优异的电化学性能和稳定性。应对有机物冲击方面,S-rGO修饰的MFC能够提高污水的COD和TN的去除,相较于rGO,分别提升了2.5%和5.0%。因此,S-rGO是一种高效、稳定的MFC阴极催化剂,不仅能够提高MFC的电能转化效率,还能够提高MFC的污水处理能力,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 硫掺杂石墨烯 氧还原反应 微生物燃料电池
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磷化MXene/聚吡咯水凝胶制备及其在微生物燃料电池中的应用
5
作者 杨洋 张智淇 +1 位作者 曹洲 陈野 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第3期1055-1064,共10页
微生物燃料电池阳极材料的导电性、亲水性、生物相容性等特性会影响微生物的附着、生长、代谢以及细胞外电子转移,进而直接影响微生物燃料电池的各项重要性能。通过化学氧化法制备了具有三维结构的多孔MXene/聚吡咯(MXene/PPy)水凝胶,采... 微生物燃料电池阳极材料的导电性、亲水性、生物相容性等特性会影响微生物的附着、生长、代谢以及细胞外电子转移,进而直接影响微生物燃料电池的各项重要性能。通过化学氧化法制备了具有三维结构的多孔MXene/聚吡咯(MXene/PPy)水凝胶,采用NaH_(2)PO_(2)退火对制备的MXene/PPy水凝胶进行磷化改性,并以改性前后的水凝胶材料作为阳极,研究其电化学性能以及其组装的微生物燃料电池的性能。结果表明:多孔MXene/PPy水凝胶具有良好的电化学性能,而磷化改性可以使MXene暴露更多反应位点,电化学性能进一步提升。其中以特定磷化程度(NaH_(2)PO_(2)加入量为0.005 g/mL)的MXene-PPy水凝胶(P-MXene/PPy-5)作为电极材料时,面积比电容和交换电流密度分别提高至948.55 F/m2和0.73 mA/cm^(2),而电荷转移电阻下降至6.84Ω;其组装的微生物燃料电池与非磷化阳极微生物燃料电池相比,最大输出功率密度提升了49.62%,达7.87 W/m^(3),阳极蛋白质含量提升了37.53%,达59.07 mg/cm^(2)。研究结果为未来开发更高性能的微生物燃料电池提供了思路。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 二维过渡金属碳化物(MXene) 聚吡咯(PPy) 磷化 水凝胶
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腐殖酸强化微生物燃料电池对钒污染土壤的修复
6
作者 周月 张雪松 +1 位作者 王丽丽 司友斌※ 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期265-272,共8页
为探究土壤微生物燃料电池(soil microbial fuel cell,SMFC)中产电性能及其对污染土壤中钒迁移转化效果,设置开路(open circuit,OC)、闭路(closed circuit,CC)、添加胡敏酸(humic acid,HA)或富里酸(fulvic acid,FA)4种处理组,并测定其... 为探究土壤微生物燃料电池(soil microbial fuel cell,SMFC)中产电性能及其对污染土壤中钒迁移转化效果,设置开路(open circuit,OC)、闭路(closed circuit,CC)、添加胡敏酸(humic acid,HA)或富里酸(fulvic acid,FA)4种处理组,并测定其电化学性能、土壤理化性质以及有机质组分的变化,重点研究了重金属钒在土壤中的迁移转化规律。结果表明:与SMFC-OC相比,SMFC-CC、SMFC-HA和SMFC-FA的电化学性能、钒的阴极富集率增加,其中SMFC-FA组的运行效果最佳,其输出电压稳定在669.32 mV左右,最大功率密度为40.08 mW/m^(2)。SMFC中钒主要在电迁移作用下实现了向阴极迁移,经SMFC修复后,土壤中钒的弱酸提取态逐渐转化为更加稳定的残渣态,其中添加富里酸使残渣态的钒从38%增加到54%。土壤中V5+在微生物和电场的作用下被还原为V4+,迁移至阴极后并富集,富里酸组富集率达到28.17%。此外,富里酸的存在导致电活性细菌数量、有机质和胞外聚合物的浓度增加,更有利于钒的迁移转化。综上,该研究揭示了腐殖酸强化微生物燃料电池的作用机制,为生物电化学技术在钒污染土壤修复中的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 腐殖酸 钒 土壤修复 电化学性能
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微生物燃料电池处理甲基吡啶废水的性能及机理
7
作者 朱春申 王自如 +1 位作者 徐欣 胡俊 《化工环保》 北大核心 2025年第1期53-61,共9页
选择3-甲基吡啶(3-MP)为模型污染物,构建了双室MFC,研究了其对含吡啶类污染物废水的处理性能及机理。经3-MP驯化后MFC阳极生物膜厚度达40μm,红假单胞菌属、戈登式菌属、水杆菌属、德沃斯氏菌属、金黄杆菌属、微杆菌属、细粒菌属、慢生... 选择3-甲基吡啶(3-MP)为模型污染物,构建了双室MFC,研究了其对含吡啶类污染物废水的处理性能及机理。经3-MP驯化后MFC阳极生物膜厚度达40μm,红假单胞菌属、戈登式菌属、水杆菌属、德沃斯氏菌属、金黄杆菌属、微杆菌属、细粒菌属、慢生根瘤菌属、申氏杆菌属、湖沉积杆菌属、假诺卡氏菌属等功能菌显著增加。MFC在64 h内可完全降解120 mg/L 3-MP。当3-MP质量浓度为30 mg/L时,48 h后C元素矿化率达69.4%,N元素主要转化为NH4+和NO3–。采用Haldane模型进行3-MP降解动力学分析,最大降解速率、半饱和常数、抑制常数、最大比降解速率分别为3.5 mg/(L·h)、59.9 mg/L、201.0 mg/L和0.58 mg/(L·h·cm^(2))。通过中间产物分析推测3-MP主要通过两条途径降解,一是吡啶环上甲基的氧化,二是中间体1,4-二氢-3-甲基吡啶的双键裂解。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 3-甲基吡啶 微生物群落 动力学分析 降解途径
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微生物燃料电池及在处理染料废水中应用的研究进展
8
作者 蒋瑾 范圣杰 +4 位作者 叶承奇 汪昊 谢发之 李海斌 李雪飞 《环境科学与技术》 北大核心 2025年第5期58-69,共12页
染料废水因成分复杂、危害大、色度高且难以降解,水体生态系统和人类健康造成了严重威胁。大量研究表明,微生物燃料电池(MFC)作为一种新兴电化学技术,能够通过微生物代谢实现污染物的降解和转化,因其在废水处理和能源回收中的双重功能... 染料废水因成分复杂、危害大、色度高且难以降解,水体生态系统和人类健康造成了严重威胁。大量研究表明,微生物燃料电池(MFC)作为一种新兴电化学技术,能够通过微生物代谢实现污染物的降解和转化,因其在废水处理和能源回收中的双重功能而备受关注。该文介绍MFC工作机理、电子传递机制以及性能影响因素,重点论述了处理废水的MFC分类,阐述了不同类型的MFC在处理染料废水时对染料废水中的各种有色污染物的脱色率以及在产电性能方面的研究进展,拓展分析了MFC技术处理染料废水的应用前景,提出MFC处理染料废水存在的问题并探索其未来研究发展方向,以期为MFC技术处理染料废水的发展提供参考。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 染料 废水处理 产电性能
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PDA-MnO_(2)改性阳极提高植物微生物燃料电池土壤修复和发电性能
9
作者 樊立萍 冯万雪 《应用化工》 北大核心 2025年第3期651-655,共5页
植物微生物燃料电池利用微生物对有机物进行降解,为铬污染土壤的治理提供了新思路。为提高植物微生物燃料电池的土壤修复能力,以聚多巴胺和二氧化锰为阳极改性剂,通过简单的浸渍法制备聚多巴胺-二氧化锰复合修饰碳毡阳极,并用于由盆栽... 植物微生物燃料电池利用微生物对有机物进行降解,为铬污染土壤的治理提供了新思路。为提高植物微生物燃料电池的土壤修复能力,以聚多巴胺和二氧化锰为阳极改性剂,通过简单的浸渍法制备聚多巴胺-二氧化锰复合修饰碳毡阳极,并用于由盆栽绿萝构成的植物微生物燃料电池实验系统,对比阳极改性对植物微生物燃料电池土壤修复及产电能力的影响。结果表明,采用聚多巴胺-二氧化锰混合修饰碳毡阳极的植物微生物燃料电池,其稳态输出电压和总铬去除率分别为25.9 mV和90.9%,较采用未修饰常规碳毡阳极时分别提高了763%和12.4%。采用植物微生物燃料电池实现土壤高效修复是可行的,而PDA-MnO_(2)电极改性方法对进一步提高植物微生物燃料电池的土壤修复能力和产电能力是有效的。 展开更多
关键词 植物微生物燃料电池 土壤修复 聚多巴胺 二氧化锰 阳极改性
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微生物燃料电池工作原理及产电性能提升策略 被引量：5
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作者 蒋进元 张月 +4 位作者 何绪文 谭伟 宋浩洋 石冬妮 赵洪兵 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期699-709,共11页
微生物燃料电池(MFC)是一种解决其他能源在环境方面不足的新技术,目前低能量输出是MFC实际应用的关键瓶颈。基于MFC工作原理,提出微生物活性差、电子迁移阻力、质子传输阻力及阴极还原反应缓慢是MFC能量输出的限制因素,并从以下5个方面... 微生物燃料电池(MFC)是一种解决其他能源在环境方面不足的新技术,目前低能量输出是MFC实际应用的关键瓶颈。基于MFC工作原理,提出微生物活性差、电子迁移阻力、质子传输阻力及阴极还原反应缓慢是MFC能量输出的限制因素,并从以下5个方面综述了提升MFC产电性能策略:调节pH和选择最佳盐度,加强微生物代谢活性;改性阳极材料,降低电子迁移阻力;增强电解液电导率、优化隔膜材料及缩短电极间距减小质子传输阻力;制备高效阴极催化剂和选择优异电子受体加快阴极还原反应速率;改进MFC反应器构型,提高整体产电性能。未来,可在合成新型阴极催化剂、降低膜污染、优化微生物生长环境、制备优异的电极材料和改进MFC反应器配置5个方面开展重点研究。 展开更多
关键词 微生物燃料电池(mfc) 产电性能 输出功率 微生物活性 策略
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FeS_(2)/还原氧化石墨烯复合物修饰碳布电极所制微生物燃料电池阳极的产电性能研究 被引量：2
11
作者 马建春 石楠 +5 位作者 吕闰生 武莉洁 韦佳乐 张叶臻 张军 贾建峰 《理化检验（化学分册）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1110-1118,共9页
调整氨水用量(30,50,100,150μL),以氯化铁和还原氧化石墨烯(rGO)为主要原料采用水热法合成4种二硫化亚铁/rGO复合物[FeS_(2)(30)/rGO、FeS_(2)(50)/rGO、FeS_(2)(100)/rGO、FeS_(2)(150)/rGO)],滴涂在碳布电极表面制备FeS_(2)/rGO修饰... 调整氨水用量(30,50,100,150μL),以氯化铁和还原氧化石墨烯(rGO)为主要原料采用水热法合成4种二硫化亚铁/rGO复合物[FeS_(2)(30)/rGO、FeS_(2)(50)/rGO、FeS_(2)(100)/rGO、FeS_(2)(150)/rGO)],滴涂在碳布电极表面制备FeS_(2)/rGO修饰碳布电极。以修饰碳布电极构建微生物燃料电池(MFCs)阳极,并在阳极溶液中添加活性大肠杆菌培养液,用作MFCs生物催化剂;以碳纸小片构建MFCs阴极,和阳极构成双室型MFCs,以考察MFCs的产电性能。结果表明,FeS_(2)/rGO为呈薄纳米片层结构的rGO与呈片状的白铁矿FeS_(2)和黄铁矿FeS_(2)的混合物或呈八面体结构的黄铁矿FeS_(2)自组装形成的微球,以其修饰碳布电极制成MFCs阳极后,产电功率得到不同程度的提高,其中以FeS_(2)(50)/rGO制得的MFCs阳极在1.0 mV·s^(-1)扫描速率下的最大功率密度可达2 984.8 mW·m^(-2),是rGO以及裸碳布所构建MFCs阳极的1.7倍和2.5倍。循环伏安和电化学阻抗谱测试结果显示,FeS_(2)(50)/rGO修饰的碳布电极的电活性面积较大,FeS_(2)(50)/rGO和活性大肠杆菌间的胞外电子转移效率较高,二者协同作用,提升了MFCs的功率密度。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 FeS_(2)/rGO 阳极修饰材料 功率密度
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硫自养微生物阳极MFCs重金属回收及产电研究
12
作者 谢昊 李越 张捍民 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第4期331-338,共8页
重金属废水污染以及金属资源短缺仍然是我国目前发展亟待解决的重要问题,微生物燃料电池(MFCs)作为环境友好、低成本的生物处理装置具有广阔的应用前景,而有机底物从经济、性能等方面限制了其应用.以双室MFCs为基础,以硫自养微生物为阳... 重金属废水污染以及金属资源短缺仍然是我国目前发展亟待解决的重要问题,微生物燃料电池(MFCs)作为环境友好、低成本的生物处理装置具有广阔的应用前景,而有机底物从经济、性能等方面限制了其应用.以双室MFCs为基础,以硫自养微生物为阳极微生物,碳毡为阴极材料,在不加入有机碳的条件下高效回收重金属,克服了传统MFCs外加有机碳源造成的运行成本高、二次污染等弊端.研究表明,系统最大功率密度为308mW/m3,金属去除速率为2.27mg/(L·h),比空白碳毡分别提高了133.3%和98%.阴极库仑效率达到92.6%.Thiomonas、Acidithiobacillus、Halothiobacillus为主要硫自养菌属,主要涉及Dsr和Hdr两种电子传递途径,黄素单核苷酸与类黄素等细胞色素参与阳极电子传递过程. 展开更多
关键词 微生物燃料电池(mfcs) 硫自养微生物 重金属回收 群落组成
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植物在CW-MFC深度处理养猪废水中的作用:污染物去除、产电性能及微生物群落
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作者 李泉宏 郭俊元 高启帆 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2443-2450,共8页
采用人工湿地-微生物燃料电池技术(CW-MFC)深度处理养猪废水,评估了污染物去除效果、产电性能及微生物群落结构.结果表明,种植旱伞草的实验装置(PCW-MFC)对NH_(4)^(+)-N、TP、磺胺嘧啶(SDZ)的平均去除率分别提升约5%、10%和3%,输出电压... 采用人工湿地-微生物燃料电池技术(CW-MFC)深度处理养猪废水,评估了污染物去除效果、产电性能及微生物群落结构.结果表明,种植旱伞草的实验装置(PCW-MFC)对NH_(4)^(+)-N、TP、磺胺嘧啶(SDZ)的平均去除率分别提升约5%、10%和3%,输出电压、库仑效率和最大功率密度分别达到415.93mV、49.10%和51.12mW/m^(3).旱伞草增加了变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门等的相对丰度,这些微生物在污染物去除和生物产电中发挥了关键作用. 展开更多
关键词 人工湿地 微生物燃料电池 养猪废水 磺胺嘧啶 微生物群落
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阳极对微生物电池湿地温室气体排放的影响
14
作者 高慧君 于一雷 +2 位作者 王征 毛旭峰 孙振宇 《环境科学与技术》 北大核心 2025年第S1期62-72,共11页
微生物燃料电池人工湿地耦合系统(CWs-MFC)和人工湿地(CW)相比有较高的污染物去除效果和较低温室气体排放,其中不同阳极对CWs-MFC中气体排放的影响尚未清楚。通过构建活性炭(CW-MFC)、锰矿(MCW-MFC)、黄铁矿(PCW-MFC)为阳极的3种CWs-MF... 微生物燃料电池人工湿地耦合系统(CWs-MFC)和人工湿地(CW)相比有较高的污染物去除效果和较低温室气体排放,其中不同阳极对CWs-MFC中气体排放的影响尚未清楚。通过构建活性炭(CW-MFC)、锰矿(MCW-MFC)、黄铁矿(PCW-MFC)为阳极的3种CWs-MFC系统及对照CW系统,分析其在处理生活污水过程中温室气体排放的动态规律。实验采集第4天和第7天的气体排放数据,结合全球增温潜势(GWP)进行综合评价。结果表明:实验前期(第4天),CWs-MFC系统对CH_(4)排放的抑制作用显著,与CW相比,CW-MFC、MCW-MFC和PCW-MFC的CH_(4)平均排放通量分别减少59.7%、50.5%和120.0%(P<0.05);N_(2)O和CO_(2)排放通量则表现为PCW-MFC>CW-MFC>MCW-MFC>CW。实验后期(第7天),PCW-MFC的CH_(4)排放增加而N_(2)O、CO_(2)减少,MCW-MFC的CH_(4)排放降低但N_(2)O、CO_(2)升高。整体而言,CWs-MFC系统的CH_(4)平均排放量较CW减少21.9%~127.0%(P<0.05),但MCW-MFC和PCW-MFC的N_(2)O排放分别增加51.6%和226.0%。从GWP角度来看,MCW-MFC的GWP较CW降低98.1%,而PCW-MFC的GWP增加18.8%。表明锰矿作为阳极材料在减少温室气体排放和降低GWP方面表现优异,是一种更环保的选择。 展开更多
关键词 微生物燃料电池人工湿地 阳极材料 CH_(4) N_(2)O CO_(2) 全球增温潜势
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微生物燃料电池处理畜禽养殖废水研究进展及展望 被引量：5
15
作者 刘壮壮 李同 +6 位作者 刘崇涛 宋建超 李洋洋 陶秀萍 尚斌 张万通 蔡阳扬 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期344-359,共16页
随着畜禽养殖业向规模化、集约化方向发展,畜禽养殖过程中产生的大量废水成为畜禽养殖场周围环境污染的重要因素。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)作为一种电化学微生物技术,能够在去除废水中有机物的同时产生电能,在处理高浓... 随着畜禽养殖业向规模化、集约化方向发展,畜禽养殖过程中产生的大量废水成为畜禽养殖场周围环境污染的重要因素。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)作为一种电化学微生物技术,能够在去除废水中有机物的同时产生电能,在处理高浓度畜禽养殖废水方面具有广阔的发展和应用前景。本文介绍了MFC的分类,并从污染物(化学需氧量、氨氮、总磷和抗生素)去除和产电性能两个方面分析MFC在畜禽养殖废水处理领域的研究现状,并拓展性地阐述了新型耦合MFC技术处理畜禽养殖废水的应用前景,最后指出MFC处理畜禽养殖废水存在的问题,并提出未来可行的发展方向,包括放大装置尺寸、开发新型耦合MFC技术、研究参数的交互作用、深入发掘污染物去除机理和电子传递机制。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 畜禽养殖 废水 污染物去除 产电性能 技术耦合
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微生物燃料电池在废水处理中的研究概况 被引量：4
16
作者 石勇 何万远 欧阳二明 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期61-65,共5页
总结了微生物燃料电池(MFC)性能的影响因素(阳极材料、阴极材料、电极间距以及pH),探究了近年来MFC在生活污水、农业废水、工业废水处理方面的应用研究以及产电性能,探求了当前MFC的不足,并对MFC未来的发展方向进行了展望。
关键词 微生物燃料电池 影响因素 废水处理 产电性能
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氮掺杂多孔碳材料阳极制备及其在微生物燃料电池上的应用 被引量：1
17
作者 王紫嫙 王婕 +3 位作者 王兴源 朱恒希 李彬 钱文敏 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期614-622,共9页
微生物燃料电池(MFCs)作为一种可以替代传统能源的生物电化学系统引起研究者的极大兴趣,其阳极材料的构造是目前的研究热点.本文从改善阳极材料表面物理化学性质的角度出发,用吐司作为多孔碳前驱体,三聚氰胺为氮源,直接烧制氮掺杂三维... 微生物燃料电池(MFCs)作为一种可以替代传统能源的生物电化学系统引起研究者的极大兴趣,其阳极材料的构造是目前的研究热点.本文从改善阳极材料表面物理化学性质的角度出发,用吐司作为多孔碳前驱体,三聚氰胺为氮源,直接烧制氮掺杂三维碳材料,并与不添加氮源的阳极材料和未改性的商用碳布进行比较.制备的掺氮NB1000阳极具有较大的比表面积(216.664 m^(2)·g^(-1))和优良的电导率.利用Geobacter和Shewanella混合菌落在微生物燃料电池(MFCs)中进行培养和性能评价,NB1000阳极的微生物燃料电池最大面功率密度为3049.714 mW·m^(-2),电流密度为7.4464 A·m^(-2),分别是普通碳布阳极的6.54倍和1.54倍.结果表明,NB1000作阳极的MFCs具有较高的功率密度,主要归因于阳极中引入氮掺杂,促进了产电微生物胞外电子传递过程所需的外膜c型细胞色素OmcA和MtrC的分泌. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 多孔结构 氮掺杂阳极 细胞外电子传递
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微生物燃料电池人工湿地对污水氮降解及产电性能研究 被引量：1
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作者 高慧君 王征 +4 位作者 于一雷 吕翠翠 李文彦 郭佳祎 孙振宇 《水生态学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第6期192-203,共12页
对比分析不同阳极材料构成的微生物燃料电池人工湿地对生活污水中氮的降解作用和产电性能的影响,为更有效地处理生活污水提供基础。2023年9-10月构建以活性炭、锰矿、黄铁矿为阳极的3种微生物燃料电池人工湿地,通过分析污水净化效果、... 对比分析不同阳极材料构成的微生物燃料电池人工湿地对生活污水中氮的降解作用和产电性能的影响,为更有效地处理生活污水提供基础。2023年9-10月构建以活性炭、锰矿、黄铁矿为阳极的3种微生物燃料电池人工湿地,通过分析污水净化效果、装置产电性能以及微生物群落结构来研究其在处理秦皇岛北戴河团林污水处理厂实际污水中氮降解及产电性能。结果显示:针对去除有机氮为主的生活污水,与活性炭燃料电池人工湿地(CW-MFC)相比,黄铁矿燃料电池人工湿地(PCW-MFC)对总氮和有机氮的去除效率提高了29.64%和35.60%,锰矿燃料电池人工湿地(MCW-MFC)对总氮和有机氮的去除效率分别提高了12.83%、18.32%;对于NH4+-N的去除,PCW-MFC去除效率比CW-MFC高19.61%,可能黄铁矿发生铁氧化还原循环进而促进硝化作用;锰矿促进了对NO_(3)^(-)-N的去除,去除效率比CW-MFC高25.02%,可能是锰氧化物发生氧化还原反应促进电子转移增强了反硝化作用。PCW-MFC在整个试验阶段产生的平均电压和最大功率密度都高于CW-MFC,说明黄铁矿在微生物燃料电池人工湿地系统中起到较好的导体作用。研究结果表明增加阳极填料的电子循环作用,可以有效提高微生物燃料电池人工湿地对生活污水的处理效果。 展开更多
关键词 微生物燃料电池人工湿地 脱氮 阳极材料 产电性能
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海泥孔隙率对海底微生物燃料电池电化学性能影响及有机质扩散分析
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作者 李洋 刘志 +5 位作者 宰学荣 黄翔 陈岩 曹亚俐 张怀静 付玉彬 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1567-1574,I0003,共9页
海底沉积物微生物燃料电池(MSMFC)在长期运行过程中,海泥孔隙率影响阳极表面水平方向有机质扩散,进而影响阳极电化学性能和电池功率输出.通过人工调节孔隙率在实验室模拟并研究孔隙率对MSMFC的影响,建立孔隙率与MSMFC产电量和水平扩散... 海底沉积物微生物燃料电池(MSMFC)在长期运行过程中,海泥孔隙率影响阳极表面水平方向有机质扩散,进而影响阳极电化学性能和电池功率输出.通过人工调节孔隙率在实验室模拟并研究孔隙率对MSMFC的影响,建立孔隙率与MSMFC产电量和水平扩散系数之间定量关系式.结果表明:随着孔隙率升高,阳极动力学活性先降低后升高,最高动力学活性是最低动力学活性的3.85倍;电池最大输出功率密度在孔隙率为45.2%时,达到最大值206.8 mW/m^(2).随着孔隙率的增大,有机质水平扩散系数升高,并与MSMFC产电量存在线性关系.当孔隙率为45.2%时,扩散系数为0.48 m^(2)/s,MSMFC产电量达到804.04 J.该研究结果将为MSMFC在不同海域布放选址、阳极结构设计及电池长期产电运行提供技术支撑. 展开更多
关键词 海泥孔隙率 海底微生物燃料电池 电化学特性 电池功率 稳态扩散 有机质水平扩散系数
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基于活化生物质碳气凝胶的高性能微生物燃料电池
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作者 郭文显 张燕 +5 位作者 张云 邓才智 石锦煜 陈妹琼 张敏 程发良 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4793-4803,共11页
开发新型、高效、廉价的阳极材料,是解决微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)应用瓶颈问题的主要途径之一。使用简单生物质直接炭化法基于甘蔗秸秆制备了先进的生物质碳气凝胶(carbon aerogel,CA),并以此为阳极开发了高性能的MFC... 开发新型、高效、廉价的阳极材料,是解决微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)应用瓶颈问题的主要途径之一。使用简单生物质直接炭化法基于甘蔗秸秆制备了先进的生物质碳气凝胶(carbon aerogel,CA),并以此为阳极开发了高性能的MFCs。结果显示,得益于天然有序的三维孔结构保证了有效电活性和微生物可及面积,良好的导电性能和生物相容性,以CA-900℃为阳极的MFCs功率密度是二维相同体积碳纸MFCs的2.58倍。经过进一步的电氧化结合还原过程得到的活化生物质碳气凝胶(activated carbon aerogel,ACA)石墨化程度明显增大,导电率显著增强,分级孔结构得到进一步优化,其比表面积和孔体积分别是活化前的1.8倍和2.35倍。ACA-30min MFC的功率密度和库仑效率分别是活化前的1.11倍和1.33倍。这些结果将促进用于MFCs装置的低成本、高效率的生物质三维碳材料的开发,同时为污水净化、农业资源的循环利用开辟新思路。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 阳极 生物质 碳气凝胶 电化学 活化
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