微生物燃料电池在脱氮方面的研究进展

近年来微生物燃料电池(MFC)处理含氮废水的研究受到了越来越多的关注。文章对用于脱氮MFC的研究进行综述,总结了不同观点的MFC脱氮原理,并与传统生物脱氮技术相比,分析了碳氮比、溶解氧、pH值等因素对MFC脱氮性能的影响,阐述了存在的问题及今后发展前景。

不同湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池的研究

考察了粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹、鹅掌柴4种湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池(Plant-Sediment Microbial Fuel Cell,Plant-SMFC)对电池基础特性的影响。试验结果表明:粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹均可用来构建Plant-SMFC,并能显著提高SMFC的产电性能,其中小白掌电池组产电性能最优,Pmax为14.0 mW/m2,是空白的2.5倍。鹅掌柴在电池运行过程中烂根,不适合构建Plant-SMFC。阴阳极电极电位分析表明,各电池组输出电压的差异主要在于阳极电位的变化不同,而阴极电位变化基本一致且均在后期产生了一个大的跃迁,采用LSV验证了该跃迁的原因。最后利用HPLC分析证明了根系分泌有机酸的种类及含量与产电水平成正比,其中小白掌分泌有机酸种类及含量最多,有机酸总量达1.292 mg。

纤维素分解菌的筛选和酶学性质分析

从腐烂枯叶及附近土壤筛选到纤维素分解菌并研究其酶学特性。采用改进的赫奇逊分离法筛选纤维素分解菌。结果表明,共分离得到两株产纤维素酶的菌株。经菌落形态观察,初步鉴定一株为真菌(F-1),另一株为细菌(B-1)。酶学性质初步研究显示,这两株菌的纤维素酶在酸性条件下具有较高的酶活(真菌F-1最适pH为5.5,细菌B-1最适pH为4.5),酶最适反应温度分别为45℃和35℃,且真菌纤维素酶的耐热性较强;Ca2+对酶反应有抑制作用。如该纤维素酶通过生物酶工程进行工业化生产改造,那么在环境净化方面,尤其是酸性环境下的废物处理中,将会具有很大的应用价值。

不同接种物对微生物燃料电池利用氨氮产电的影响

文章以厌氧污泥和河底沉积物分别启动单室微生物燃料电池MFC,并通过改变氨氮浓度以及外电阻大小考察其对于MFC产电和氨氮去除的影响。结果表明,不同接种物启动的MFC对氨氮浓度的耐受性不同,厌氧污泥MFC在氨氮浓度为488.2 mg/L时最大输出功率Pmax为454.6 mW/m2,而沉积物MFC的Pmax为309.6mW/m2,出现在氨氮浓度为127.5 mg/L时;小电阻有利于氨氮的去除,但会限制MFC的产电,当外电阻从1 000Ω降低到10Ω时,厌氧污泥MFC氨氮去除率从46.1%提高到71.9%,沉积物MFC则从41.0%提高到了69.3%,并且厌氧污泥接种的MFC氨氮去除率与电阻的线性关系要优于沉积物MFC。

植物沉积型微生物燃料电池的基础研究

以湿地植物仙羽蔓绿绒构建植物沉积型微生物燃料电池(Plant-SMFC),分别考察阳极不同驯化方式及电极材料对电池基础特性的影响。结果表明:Plant-SMFC以阳极协同驯化方式富集产电菌时,电池启动期较自然驯化方式缩短了3 d,产电水平亦明显提高,最大输出功率密度(2.84 mW/m2)为自然驯化方式的3.2倍,且该驯化方式对植物生长影响不大;活性炭纤维毡作为阳极电极材料效果优于石墨毡,电池启动期缩短了8 d,最大输出功率密度(5.78 mW/m2)提高了1倍,同时更利于植物的生长繁殖,运行60 d后收获植物干质量为2.5 g;高效液相色谱(HPLC)分析证明仙羽蔓绿绒根系分泌物中有机酸主要为顺丁烯二酸、反丁烯二酸、柠檬酸等小分子有机酸,它们均易被阳极产电菌利用以维持电池的稳定产电。

沉积物燃料电池阳极区纤维素分解菌群筛选及酶学特性

以沉积型微生物燃料电池(SMFC)的阳极区为筛选源,通过电化学的方法,经过对菌群的富集培养,分别从电极上、电极近端以及电极远端筛选得到3组纤维素分解混合菌群。通过对3组菌群滤纸降解特性的研究表明,距离电极越近,滤纸酶活活性越高,最高可达56.8 U,电极上的菌群分解产物的含糖量是电极远端的含糖量1.67倍,3组菌群的酶反应环境偏酸性,耐热性能比较好;距离电极越近,对Ca2+浓度的耐受性越强,Mg2+对酶促反应有促进作用,由此可以看出,距离电极越近,其降解纤维素能力越高。

微藻型微生物燃料电池的研究进展

在石油资源日趋紧张以及环境恶化日趋严重的今天,微生物燃料电池(MFC)因其可同时实现污水处理和能源回收而受到广泛关注。微藻技术与MFC技术结合产生的微藻型MFC系统得到证实并随之兴起,其中尤以微藻生物阴极型MFC因可实现污水处理、零碳排放、CO2捕捉、太阳能捕获及电能、生物柴油、藻体残渣有价回收等多重功能,成为研究热点。文章根据其中微藻所起的不同作用将微藻型MFC系统分成三类,在参阅大量文献的基础上进行了全面综述,并由此对构建高效微藻生物阴极型MFC进行了探讨,提出了计算机辅助菌种选择技术等相关设想,最后对微藻型MFC的发展提出了展望。

大体积升流式微生物燃料电池处理模拟废水的研究

自行设计了总体积为10 L升流式微生物燃料电池(UMFC),以铁氰化钾为阴极电子受体,研究不同水力停留时间,回流比和外电阻对UMFC处理模拟废水和产电能力的影响。结果表明,UMFC在无回流、HRT为6 h时的产电效率最佳,得到的最大功率密度为21.4 mW.m-2,COD去除率为22.7%。增加回流后,当体积回流比100%时,最大功率密度提高了12.5%～13.3%,COD去除率提高了37.7%～52.9%。改变外电阻后,发现小电阻有助于提高UMFC对COD的降解能力。

浅谈脉冲袋式除尘器在国丰中的应用

文章主要概述了脉冲布袋除尘器的结构、原理、特点,根据在国丰公司的应用情况,提出了一些脉冲布袋除尘器设计、使用、维护中应该注意和重视的问题。展望了脉冲布袋除尘器的发展方向及国丰脉冲布袋除尘器设备管理的重点。

生物电化学去除污染物的研究进展

在详细阐述生物电化学系统(BES)工作原理和特点的基础上,分别介绍了其在水中有机物、氮和磷、重金属以及废弃固体物中有机物降解方面的研究进展,讨论了BES应用于污染物处置存在的问题,并展望了BES对环境修复的未来发展目标及方向。

不锈钢电沉积碳纳米管作为电极对于沉积物微生物燃料电池产电的影响

通过电化学的方法将碳纳米管沉积到不锈钢上,研究其作为电极对于沉积物微生物燃料电池(SMFC)产电性能的影响。结果表明,酸处理后的碳纳米管分散性好,并带上负电荷,有利于其电化学沉积到不锈钢上;用碳纳米管修饰后的不锈钢作为阴极可显著提高SMFC的产电性能,最大输出功率密度达到了31.6 mW/m2,是未修饰对照组的3.1倍,而作为阳极,其输出功率提高不明显。扫描电镜以及电化学分析结果表明,SMFC产电性能的提高主要是由于不锈钢丝上负载的碳纳米管,可显著提高阴极的电化学活性,增加阴极的氧还原速率。

利用数据挖掘技术建设农业智能综合信息服务平台

利用数据挖掘技术为我国农村信息化建设提供了整体解决方案,有效解决了农村信息服务"最初一公里"信息采集难题和"最后一公里"信息进村入户难题,具有很好的推广应用价值。

一种改进的基于禁忌搜索的特征选择算法

为了有效地提高特征选择任务的质量和效率,提出了一种改进的基于禁忌搜索的特征选择方法,采用改进的目标函数来反馈评估的结果,并采用医学数据集对改进的方法进行了测试,实验结果表明,改进后的特征选择方法不仅可以降低特征维数,提高特征选择的执行效率,而且可以有效地提升分类精度。

中小企业免费建立多功能服务器的解决方案

为了解决中小企业在建立服务器系统时费用过高的问题,提出了利用免费(开源)软件CentOS、MySQL等构建多功能服务器系统的解决方案。借助Ghost技术,只要30分钟,就可以快速安装一台多功能服务器系统。实际应用情况表明,该服务器系统具有多功能、性能稳、升级扩展方便、安全实用等优点,能够有效减少常用软硬件费用,满足多数中小企业的基本要求。该方案可以作为中小企业免费服务器的解决方案,值得推广。

小球藻生物阴极型微生物燃料电池的基础特性

利用自行设计的阴极管状光生物反应器式微生物燃料电池(MFC)作为实验模型,考察了阴极室投加小球藻后不同光暗周期下电池的产电、阴极溶氧及阴极藻的生长情况.结果表明,阴极投加小球藻后,电池产电性能明显提高,光暗间歇组最大功率密度为24.4mW/m2,持续光照组最大功率密度为27.5mW/m2.阴极溶氧及电化学分析证实溶氧是影响电压变化的主要因素,持续光照组溶氧较稳定,但比光暗间歇组光照阶段溶氧水平低;MFC阴极室培养小球藻不会对其造成毒害,光暗间歇时小球藻生长较好.运行小球藻生物阴极型MFC采用光暗间歇培养较好,并可适当延长光照时间.

不同驯化方式对以苯酚为基质的微生物燃料电池产电性能的影响

以厌氧污泥作为初始接种体,构建了单室微生物燃料电池(MFCs),考察了梯度驯化、直接驯化和间接驯化3种不同驯化方式对MFC降解苯酚及产电性能的影响。结果表明,MFC在闭路状态下对苯酚的降解速率比MFC在开路状态下的苯酚降解速率加快10%～20%,说明MFC在产电的同时,可加速苯酚的降解。当以600 mg/L的苯酚溶液为单一燃料,反应68 h后,3种驯化方式下的MFC对苯酚降解率都达到90%以上。相对于其他2种驯化方式,梯度驯化条件最有利于MFC产电性能的提高及苯酚的降解,其最大输出功率为31.3 mW/m2,降解速率提高了7%～20%。

以加热预处理污泥上清液为底物的微生物燃料电池基础特性

以单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)为反应器,考察了以加热预处理污泥上清液为底物的MFC产电情况.结果表明,污泥90℃下加热3h时MFC输出功率最高(44.4mW/m2),是未加热的105倍.在此预处理条件下,污泥上清液中所含有机物成分最有利于阳极微生物的代谢产电.加热后的污泥再次加热作为MFC底物产电,输出功率只有5.8mW/m2.加热预处理可提高以污泥上清液为底物的MFC的输出功率,且易与现有工艺结合,更接近实际应用.

微生物燃料电池中阳极产电微生物的研究进展

微生物燃料电池(MFC)是利用阳极产电微生物为催化剂降解有机废物直接将化学能转化为电能的装置。在MFC系统中,产电微生物是影响产电性能的核心要素之一。介绍了MFC中产电微生物的最新研究现状,详细讨论了产电微生物的种类、产电机理和产电能力,为产电微生物的富集、驯化、改造和多种菌种优化组合提供思路。

微生物燃料电池化学阴极与生物阴极处理含铬废水

采用双室微生物燃料电池(MFC)反应器,考察了不同初始Cr(VI)浓度下化学阴极与生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除情况。结果表明,在各Cr(VI)浓度梯度(20、28、32、36、40和44mg/L)下生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除性能均较化学阴极MFC更优,生物阴极最大输出电压为180.1mV,是化学阴极的1.3倍。随着初始Cr(VI)浓度的递增,两者对Cr(VI)去除的差异越明显,最终在Cr(VI)浓度为44mg/L时,生物阴极MFC的Cr(VI)去除率为66.4%,较化学阴极提高了55.1%。进一步由循环伏安扫描、电镜扫描及X-射线能谱分析证实生物阴极MFC较化学阴极MFC产电及去铬性能优越的主要原因除了生物阴极电极上电化学活性微生物的催化作用外,Cr(VI)还原产生的不导电Cr(III)沉积物在其电极上附着较少也是一个关键因素,该Cr(III)沉积物中含有Cr2O3。