微生物燃料電池中產(chǎn)電微生物的電誘導(dǎo)馴化.pdf

1、微生物燃料電池(MFC)是利用微生物催化劑將其代謝能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,在生物質(zhì)能和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的前景。本研究設(shè)計(jì)了間歇流和連續(xù)流兩種MFC裝置，陽(yáng)極材料為碳棒，陰極材料使用碳紙。菌種來(lái)源為徐州某酒廠厭氧工藝剩余污泥，間歇流接種量約為300mL，連續(xù)流接種量約為1000mL。先在間歇流的條件下，施加不同直流電壓對(duì)污泥進(jìn)行電誘導(dǎo)馴化，使用乙酸鈉為碳源，濃度為1000mg/L。培養(yǎng)7天后，進(jìn)入產(chǎn)電階段，從中選出產(chǎn)電效果最佳的外加

2、直流電壓值。然后在連續(xù)流的條件下，分別使用厭氧泥直接啟動(dòng)MFC，以及將厭氧泥用間歇流實(shí)驗(yàn)選出的最佳電壓進(jìn)行電誘導(dǎo)馴化后的在啟動(dòng)。
　　本文在間歇流運(yùn)行中，外加±1.5V直流電壓的環(huán)境中，系統(tǒng)輸出電壓極其微弱，說(shuō)明較高的外加電壓刺激對(duì)產(chǎn)電微生物的生長(zhǎng)有抑制作用。負(fù)電壓培養(yǎng)各組產(chǎn)電效果遠(yuǎn)不如正電壓馴化效果理想，說(shuō)明與產(chǎn)電時(shí)電子傳遞方向相反的直流電誘導(dǎo)可能會(huì)阻礙產(chǎn)電時(shí)電子的轉(zhuǎn)移，造成電壓損失。而1.0V的直流電壓是最佳電壓，相比于0.5

3、V的電刺激，電誘導(dǎo)效果更為明顯，產(chǎn)電性能更加優(yōu)越，這說(shuō)明在微生物能夠承受的低強(qiáng)度電壓刺激范圍內(nèi)，電刺激強(qiáng)度越大，越有利于產(chǎn)電微生物的生長(zhǎng)以及其細(xì)胞活性的提高。在連續(xù)流運(yùn)行中，首先用最佳電壓對(duì)厭氧泥進(jìn)行電誘導(dǎo)馴化，這期間每天定時(shí)進(jìn)行短暫產(chǎn)電測(cè)試約1.5h，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)電菌每天產(chǎn)電能力在逐步上升，在第10天達(dá)到最大值1.82V，超過(guò)了電源的額定電壓。這說(shuō)明最佳電壓的刺激下，產(chǎn)電菌的能力得到了提高。兩種培養(yǎng)方式進(jìn)行啟動(dòng)，直接啟動(dòng)的MFC的穩(wěn)定值是2

4、41mV，啟動(dòng)用時(shí)25天，而1.0V直流電馴化的MFC的穩(wěn)定值為258mV，比前者搞約7％，啟動(dòng)成功時(shí)間為17天，比前者減少了32%。產(chǎn)電穩(wěn)定后，改變電阻值，得到相應(yīng)的電壓，作極化曲線和功率密度曲線，估算未加電培養(yǎng)和加電MFC的內(nèi)阻分別為580.7Ω和636.7Ω，以及486.1Ω和557.8Ω。最大功率密度為20.92mW/m和24.452mW/m。分別考察不同有機(jī)物濃度和水力停留時(shí)間下，電誘導(dǎo)馴化對(duì)微生物產(chǎn)電性能的影響，發(fā)現(xiàn)較低的有