硫掺杂石墨烯作为MFC阴极性能和生物毒性检测

采用水热法制备了硫掺杂还原氧化石墨烯(S-rGO),表征发现S原子的掺杂会导致结构缺陷的形成,这些结构缺陷会增加活性位点。通过电化学测试,S-rGO的氧还原反应(ORR)性能优于rGO,其极限电流密度为4.08mA/cm^(2),高出rGO(3.48mA/cm^(2))17.3%,这表明S原子的掺杂能够有效提高rGO的ORR活性。将S-rGO与活性炭(AC)、炭黑(CB)以0.1∶0.25∶1的质量比混合作为微生物燃料电池阴极催化剂。结果表明,S-rGO催化的微生物燃料电池反应器每个周期可持续27h,输出电压为0.33V,而rGO催化的反应器每个周期可持续24h,输出电压为0.30V;CB催化的反应器每个周期可持续23h,输出电压为0.26V。以苯扎氯铵(BAC)为生物毒性物质,探讨了S-rGO修饰的微生物燃料电池作为毒性传感器的相关性能,根据电压与BAC浓度的线性拟合结果,发现S-rGO具有更高的毒性检测灵敏度和稳定性(相关系数为0.996),而传统的Pt/C阴极催化剂的相关系数为0.932,表明S-rGO在毒性检测领域具有巨大的应用潜力。

基质浓度·电极距离·离子强度对MFC影响的研究

以宜兰酒厂废水处理厂的污泥为菌种来源,构建单槽无膜无介体空气阴极型微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC),通过添加不同浓度的基质、改变阳极与阴极距离及添加不同浓度的NaCl,分别考察了基质浓度、电极距离、离子强度对MFC性能的影响。研究结果表明,伴随基质COD浓度的增加(从300 mg/L增到1 000 mg/L),库仑效率降低50%,但产电维持时间延长,COD去除率最高达92%;在一定电极距离内(18 cm到9 cm),伴随电极距离的减小,系统内阻减小,产电提高,最大功率密度从39.6 mW/m2增到73.2 mW/m2;当电极距离过短(6 cm)时,产电反而降低;当NaCl浓度为160 mmol/L时有最大功率密度,但是如果盐类浓度过强,会影响阳极生物膜微生物的活性从而降低产电。

新颖性染料脱色菌株的筛选及脱色效果研究

文章首次尝试以新颖筛选方法对台湾及大陆两岸当地微生物自然生态中,以非偶氮染料脱色作为优势筛选条件,以筛选出可有效电子传递于非偶氮染料RB198脱色的混菌,再进行优势纯化分离,以得到可对非偶氮染料具有强电子传递脱色能力的菌株。再藉此特性来研究其对偶氮染料电子传递生物脱色的特性。结果表明,通过脱色测试及蛋白质电泳初步筛选出4种对非偶氮染料RB198具有较优异脱色能力的菌株,并进行16S rRNA分析,此4株纯菌分别为Microvirgula aerodenitrificans,Acinetobacter guillouiae,Pseudomonas sp.,Rahnella aquatilis。其中Rahnella aquatilis DX2b,Microvirgula aerodenitrificans SH7b为脱色新菌株,文章首度发表其具有脱色性能,对非偶氮染料RB198及偶氮染料RB160,OrangeⅠ有优异脱色能力。