针对沉积物中沉积磷(P)通过微生物活动再释放,致使湖泊富营养化反复的问题,采集郑州大学眉湖上覆水和沉积物,搭建一个沉积式微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)系统,研究了通过SMFC限制沉积磷向上覆水体释放的方法。实...针对沉积物中沉积磷(P)通过微生物活动再释放,致使湖泊富营养化反复的问题,采集郑州大学眉湖上覆水和沉积物,搭建一个沉积式微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)系统,研究了通过SMFC限制沉积磷向上覆水体释放的方法。实验周期内监测SMFC的电压和阳极电极电位、上覆水温度pH、沉积物磷的Standards Measurements and Testing(SMT)法分级提取;并在实验开始与结束收集阳极微生物样进行微生物群落及基因分析;首次使用氧化锆薄膜扩散梯度技术(Zr-Oxide Diffusive Gradients in Thin-films,Zr-Oxide DGT)可视化了SMFC沉积物中不稳定磷亚毫米分辨率的浓度分布。结果表明:SMFC阳极电极电位从-100 mV升至230 mV;上覆水pH从7.15升至7.46;SMFC沉积物烧失量(Loss on Ignition,LOI)从18.31%±0.7%降至13.09%±1.10%,低于对照组的14.29%±2.10%;SMFC显著促进了孔隙水磷向沉积物磷的矿化过程,在沉积物垂向方向上,Na OH-P和HCl-P出现了明显的区域性增加;根据沉积物DGT磷的二维(2D)图像,SMFC使沉积物DGT磷的浓度最低降至初始值的66%;基于京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)数据库的功能基因分析,SMFC使磷相关功能基因丰度显著增加。证明SMFC对于沉积物磷和水相磷分布有显著影响,通过基质竞争、提高阳极电位等方式减弱固相磷的溶解,促进水相磷向沉积相磷的转化,可用于富营养化水体原位底泥磷稳定化。该文深入研究了SMFC固磷作用机理,为修复水体内源磷污染提供了一种新思路。展开更多
以不同碳材料作阴极,研究不同碳材料在海底沉积物燃料电池(B M FC s)中的产电性能。结果表明:粘胶基碳纤维、P A N基碳纤维、碳刷、碳毡、泡沫碳、碳棒和碳板分别作阴极时,稳定电位和稳定时间基本相同;抗极化性能依次减弱,组成的B M FC ...以不同碳材料作阴极,研究不同碳材料在海底沉积物燃料电池(B M FC s)中的产电性能。结果表明:粘胶基碳纤维、P A N基碳纤维、碳刷、碳毡、泡沫碳、碳棒和碳板分别作阴极时,稳定电位和稳定时间基本相同;抗极化性能依次减弱,组成的B M FC s最大输出功率密度依次为45.78、37.64、35.24、28.94、22.16、16.84和16.17 m W/m 2;对应电池内阻分别为361、402、425、445、523、572和637Ω;B M FC s长期放电实验的稳定输出功率分别为0.70、0.65、0.60、0.50、0.45、0.31和0.35 m W。扫描电子显微镜法(S E M)表征及阴极传质机理分析发现碳材料的表面积是限制阴极产电性能的关键因素之一,为B M FC s实际应用及结构优化提供了参考。展开更多
改性阳极可以显著提高海底微生物燃料电池的性能。利用2-羟基-1,4-萘醌(HNQ)和氧化石墨烯(GO)制备复合改性阳极,并研究其电化学性能。结果表明,GO/HNQ改性阳极的交换电流密度是空白电极的6.58倍,达到290.8 m A/m2。GO/HNQ改性使BMFC的...改性阳极可以显著提高海底微生物燃料电池的性能。利用2-羟基-1,4-萘醌(HNQ)和氧化石墨烯(GO)制备复合改性阳极,并研究其电化学性能。结果表明,GO/HNQ改性阳极的交换电流密度是空白电极的6.58倍,达到290.8 m A/m2。GO/HNQ改性使BMFC的最大功率密度达到346 m W/m2,是空白组的3.46倍。紫外检测结果表明,GO特征峰呈现显著红移,这与GO和HNQ之间的π-π堆积有关。最后提出改性阳极表面新的电子转移机理。展开更多
文摘针对沉积物中沉积磷(P)通过微生物活动再释放,致使湖泊富营养化反复的问题,采集郑州大学眉湖上覆水和沉积物,搭建一个沉积式微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)系统,研究了通过SMFC限制沉积磷向上覆水体释放的方法。实验周期内监测SMFC的电压和阳极电极电位、上覆水温度pH、沉积物磷的Standards Measurements and Testing(SMT)法分级提取;并在实验开始与结束收集阳极微生物样进行微生物群落及基因分析;首次使用氧化锆薄膜扩散梯度技术(Zr-Oxide Diffusive Gradients in Thin-films,Zr-Oxide DGT)可视化了SMFC沉积物中不稳定磷亚毫米分辨率的浓度分布。结果表明:SMFC阳极电极电位从-100 mV升至230 mV;上覆水pH从7.15升至7.46;SMFC沉积物烧失量(Loss on Ignition,LOI)从18.31%±0.7%降至13.09%±1.10%,低于对照组的14.29%±2.10%;SMFC显著促进了孔隙水磷向沉积物磷的矿化过程,在沉积物垂向方向上,Na OH-P和HCl-P出现了明显的区域性增加;根据沉积物DGT磷的二维(2D)图像,SMFC使沉积物DGT磷的浓度最低降至初始值的66%;基于京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)数据库的功能基因分析,SMFC使磷相关功能基因丰度显著增加。证明SMFC对于沉积物磷和水相磷分布有显著影响,通过基质竞争、提高阳极电位等方式减弱固相磷的溶解,促进水相磷向沉积相磷的转化,可用于富营养化水体原位底泥磷稳定化。该文深入研究了SMFC固磷作用机理,为修复水体内源磷污染提供了一种新思路。
文摘以不同碳材料作阴极,研究不同碳材料在海底沉积物燃料电池(B M FC s)中的产电性能。结果表明:粘胶基碳纤维、P A N基碳纤维、碳刷、碳毡、泡沫碳、碳棒和碳板分别作阴极时,稳定电位和稳定时间基本相同;抗极化性能依次减弱,组成的B M FC s最大输出功率密度依次为45.78、37.64、35.24、28.94、22.16、16.84和16.17 m W/m 2;对应电池内阻分别为361、402、425、445、523、572和637Ω;B M FC s长期放电实验的稳定输出功率分别为0.70、0.65、0.60、0.50、0.45、0.31和0.35 m W。扫描电子显微镜法(S E M)表征及阴极传质机理分析发现碳材料的表面积是限制阴极产电性能的关键因素之一,为B M FC s实际应用及结构优化提供了参考。
文摘改性阳极可以显著提高海底微生物燃料电池的性能。利用2-羟基-1,4-萘醌(HNQ)和氧化石墨烯(GO)制备复合改性阳极,并研究其电化学性能。结果表明,GO/HNQ改性阳极的交换电流密度是空白电极的6.58倍,达到290.8 m A/m2。GO/HNQ改性使BMFC的最大功率密度达到346 m W/m2,是空白组的3.46倍。紫外检测结果表明,GO特征峰呈现显著红移,这与GO和HNQ之间的π-π堆积有关。最后提出改性阳极表面新的电子转移机理。
