沼液微生物燃料电池的产电及有机物降解特性研究

论文摘要

为了使发酵沼液得到减量化、无害化处理及能源化利用,该研究构建了以玉米秸秆发酵沼液为阳极底物的双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)。通过对比不同浓度沼液MFC产电特性、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率及库伦效率等探究MFC对玉米秸秆沼液的降解效果及其能量回收效率。结果表明,玉米秸秆沼液MFC能够正常启动,并且能够长时间运行产生电流。当初始COD质量浓度为(3618.6±55.6)mg/L时,其最大功率密度为203.4 mW/m2,COD去除率可达63%;并随着沼液中有机物浓度降低,MFC运行稳定性下降,最大输出功率密度成线性降低。通过对原料及阳极溶液和阳极生物膜菌群结构分析可知,以玉米秸秆发酵沼液为阳极底物的MFC菌群结构合理,MFC可以利用沼液中的水解细菌分解阳极溶液中的纤维素等大分子物质,主要以Clostridia、Flavobacteria和Bacteroidia菌纲为主;同时阳极生物膜可以富集接种物中的产电细菌,分解小分子有机物产生电能,2类微生物可以互利共生,避免了沼液MFC的高浓度抑制。该研究表明,MFC可以降解较高浓度沼液废水,并产生电能,该研究可为发酵沼液的处理与利用提供参考。

论文目录

• 0 引言
• 1 试验材料与方法
•   1.1 阳极底物与接种物
•   1.2 MFC构型与操作过程
•   1.3 试验分析方法
•     1.3.1 产电特性分析
•     1.3.2 COD、纤维素测定与库伦效率计算方法
•     1.3.3 微生物群落多样性及结构分析
• 2 结果与分析
•   2.1 不同COD浓度沼液对MFC性能影响规律研究
•     2.1.1 不同浓度沼液MFC产电规律
•     2.1.2 不同浓度沼液MFC有机物降解规律与库伦效率
•   2.2 微生物燃料电池阳极菌群结构分析
•     2.2.1 菌群多样性分析
•     2.2.2 菌群结构分析
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王芳,张德俐,陈梅,易维明

关键词: 产电,有机物,降解,微生物燃料电池,沼液,微生物群落

来源: 农业工程学报 2019年09期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,新能源,电力工业,农业工程

单位: 山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东省清洁能源工程技术研究中心

基金: 国家自然科学基金项目(51276103,51536009),泰山学者工程专项,山东省优势学科项目

分类号: S216.4;TM911.45

页码: 206-213

总页数: 8

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