微生物燃料电池处理苯酚和2-氯酚的研究设计品

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1、微生物燃料电池的研究现状及应用前景处理苯酚和2-氯酚的研究设计说明书0目录摘要正文1引言12确定实验内容与实验规划23筛选培养厌氧颗粒污泥促生剂的静态实验33.1实验材料、装置与方法33.1.1实验材料33.1.2实验装置33.1.3实验方法及分析方法43.1.3.1菌种的富集和驯化43.2实验结果与讨论43.2.1以不同有机物为底物的MFC启动特性43.2.2以不同有机物为燃料的MFC产电性能53.2.3MFC产电过程中对有机物的降解效果64讨论74.1MFC的产电性能74.2MFC的库仑效率75结论76研究创新点和设想87参考文献80微

2、生物燃料电池处理苯酚和2-氯酚的研究摘要：山西作为重要的能源基地，每年为全国输送大量煤炭及其副产品以保证各地生产、生活正常进行，经济持续发展。然而在焦化、煤气等煤炭加工过程中产生的污（废）水往往含有多种有毒有害物质，其中酚基化合物，如苯酚、甲酚、氯酚、硝基酚等多种难降解物质，给废水处理带来了困难。如果该类污（废）水得不到妥善处理，势必造成水体污染导致环境恶化。生物法是去除污（废）水中污染物最经济的方法，微生物燃料电池(Microbialfuelcell，MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，它在降解废水中有机物的同

3、时产生电能，由于其显著的能源和环境效益，受到了人们越来越多的重视。目前，有学者对微生物燃料电池降解单一底物苯酚开展了一些研究，但针对含酚废水多底物降解的研究未见报道。本项目就是针对实际含酚废水包含多底物的问题提出的，通过以苯酚和2-氯酚为燃料底物，以产电性能、COD去除率、有机物降解率为参数，考察MFC处理双底物的性能。研究旨在为MFC处理难降解有机物提供可行性依据，同时为酚类等难降解有机物的高效低耗降解同时稳定向外输电的应用奠定基础。采用的实验方法和取得的研究结果如下：首先，以污水厂厌氧污泥作为原料，对菌群进行富集培养和驯化，筛选出能够利

4、用苯酚、2-氯酚为底物的产电菌。然后，利用驯化后的产电菌构建新型单室MFC以研究其产电特性。实验结果表明，MFC在不同底物下有机物的降解率均在85%以上，COD去除率达到80%以上。不同底物的MFC均可实现长时间稳定运行，以苯酚为单一底物时，最大输出电压达到331mV，最大输出功率密度为99mW/m2，连续产电周期为190h；以2-氯酚为单一底物时，最大输出电压达到208mV，最大输出功率密度为42mW/m2，连续产电周期为110h；以苯酚和2-氯酚为双底物时，最大输出电压达到258mV，最大输出功率密度为84mW/m2，连续产电周期为13

5、5h，说明低浓度苯酚的存在促进了低浓度2-氯酚的降解，表现出“共产电”现象，有利于MFC产电效能的提高，同时也为含酚废水的高效低能处理提供了新的研究方向关键词：微生物燃料电池，苯酚，2-氯酚，COD去除率，产电特性1引言我国属水资源紧缺的国家之一，人均占有量仅相当于世界平均水平的1／4，而我省由于地理位置特殊，水资源更是严重匮乏。近些年来，经济的快速发展加剧了水体污染，一些企业将有毒有害的工业废水直接排至河道；许多小城镇和农村的生活污水未经处理就近流入水体……，由此造成了河流、湖泊的严重污染（见图1）。以我省的情况来看，26条主要河流中就有

6、近90%的河道遭受不同程度的污染，部分河流水体已失去使用功能。我们都知道，水体被污染后通过饮水或食物链途径，污染物便会进入人体，引起急性或慢性中毒，直接威胁公众的生命健康和生活质量，同时对水生态系统也构成严重威胁（见图2）。0图1污水排放引起的水污染图2水污染引起的大批鱼死亡如何有效控制水污染？治理水污染有哪些途径呢？带着这些疑惑我们利用节假日和课余时间查阅资料、登陆相关网站学习知识。水体污染包括工业废水污染、城市污水污染、农业回流水污染、固体废弃物污染及其他污染。其中，工业废水排放量约占总废水量的2／3左右。目前处理污水的方法有物理法、化

7、学法、电化学法和生物法，其中物理法和化学法会引起二次污染，电化学法需要外加电场消耗大量能量，而生物法是最经济最环保的方法，它利用微生物自身的生命活动将复杂的有机物分解为简单物质，使废水得到净化。通过查阅各种资料书籍，我们了解到微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，它在降解废水中有机物的同时产生电能，如果能运用于实际污水处理过程中，能有广泛的应用前景。由此，我们模仿文献中介绍的组装方法，并且进行了尝试：从学校旁边的小河底部取了一杯黑色的淤泥，将碳布放入使污泥附着在上面，取来一个大口的饮料瓶，瓶口覆盖上碳布作为阴

8、极，瓶侧剪开一个洞，将附着污泥的阳极放入，用葡萄糖加水配置了培养基，阴、阳极用导线连接形成回路，外电路接电阻和电压表。我们每天仔细观察记录电压表度数。然而，一个月过后，也没有观察