收藏本站
《长安大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

石墨烯聚苯胺修饰电极在双室微生物燃料电池中的应用研究

周扬  
【摘要】:微生物燃料电池(MFCS)作为一种新型的新能源技术,通过利用微生物的催化作用,将有机物中的化学能直接转变为电能。这样既能够处理污水中的有机物,又能够产电,为解决能源危机和环境水体污染提供了新的方向。目前,微生物燃料电池仍处于初级阶段,这项技术仍存在的许多缺陷。如何提高反应器的产电性能,仍是困扰大部分研究者的难题。因此,如何通过对阴阳极材料的修饰改性,从而降低整个反应器阴阳极电极过电势,进一步优化提升MFC的产电性能尤其重要。十二烷基苯磺酸钠(LAS)是一种表面活性剂,作为洗涤类用品的重要原料LAS被大量运用并排入水体。本论文以双室MFC为研究基础,从阴阳极材料改性方面对微生物燃料电池进行优化,探讨了以石墨烯聚苯胺作为修饰材料,电化学沉积法为修饰手段,进行阴阳极修饰改性,并且研究了改性后的电极对微生物燃料电池产电性能和对LAS降解性能的影响。具体来说本论文得出以下结论:(1)电化学沉积法制备石墨烯聚苯胺修饰的电极本章研究了电化学制备石墨烯聚苯胺修饰电极的效果。首先研究不同浓度的苯胺单体在制备石墨烯聚苯胺修饰的电极的影响。接着比较不同pH体系下制备石墨烯聚苯胺修饰电极的效果。用电化学法研究比较了上述制备方法制备出的电极在导电性能上的差异,结果表明苯胺单体浓度为0.15mol/L时,制备的电极导电性能最优。pH=6的条件下制备的电极比其他pH体系下制备的电极导电性好。(2)基于石墨烯聚苯胺修饰电极对MFCs产电性能的影响本章主要研究了电极修饰对微生物燃料电池产电性能的影响。通过对阴阳极电极材料修饰,分别研究了阴极修饰对微生物燃料电池产电性能的影响和阳极修饰对微生物燃料电池产电性能影响。分别以石墨烯、聚苯胺和石墨烯聚苯胺修饰的电极为阴极,不锈钢丝网为阳极,构建双室微生物燃料电池,研究结果发现石墨烯修饰MFCs、聚苯胺修饰MFCs、石墨烯聚苯胺修饰MFCs的最大功率密度分别为171.70 mW·m-2、137.28mW·m-2、223.26 mW·m-2,相对于未修饰的电池,最大功率密度提高了74.3%、40%和126%。其中聚苯胺石墨烯修饰的MFCs的放电周期最长,达到了37.5h,连续三个周期的时间约为120h。分别以石墨烯、聚苯胺和石墨烯聚苯胺修饰的电极为阳极,不锈钢丝网为阴极,构建双室微生物燃料电池,研究结果发现石墨烯修饰MFCs、聚苯胺修饰MFCs、石墨烯聚苯胺修饰MFCs的最大功率密度分别为135.67 mW·m-2、120.60mW·m-2、156.00 mW·m-2,相对于未修饰的电池,最大功率密度提升了18%、5%和35%。(3)微生物燃料电池对十二烷基苯磺酸钠的降解性能研究首先比较了阴阳极同时修饰MFCs与阴极修饰MFCs和阳极修饰MFCs的产电性能和对十二烷基苯磺酸钠去除率的影响。其中阴阳极同时修饰MFCs的去除率为69.33%,库仑效率为9.1%,最大功率密度为124.84 mW·m-2,相比于其它两个反应器有了显著的提高。接着,研究了不同浓度的十二烷基苯磺酸钠对MFCs产电性能的影响。结果表明,1000mg/L的浓度下,MFCs的产电性能最佳。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM911.45;X703

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张翠萍;王志强;刘广立;骆海萍;张仁铎;;降解喹啉的微生物燃料电池的产电特性研究[J];环境科学学报;2009年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 崔明超;;睾丸酮丛毛单胞菌Q_(10)休眠细胞对甲基喹啉的共降解作用[J];广州大学学报(自然科学版);2009年06期
2 陈姗姗;张翠萍;刘广立;张仁铎;李明臣;全向春;;纯菌株与混合菌株在MFC中降解喹啉及产电性能的研究[J];环境科学;2010年09期
3 李辉;朱秀萍;许楠;倪晋仁;;黄姜废水微生物燃料电池产电去污性能研究[J];环境科学;2011年01期
4 陈少华;汪家权;程建萍;;微生物燃料电池处理污染废水的研究进展[J];环境污染与防治;2012年04期
5 陈姗姗;张翠萍;刘广立;张仁铎;全向春;;一株以喹啉为燃料的产电假单胞菌(Pseudomonas sp.)Q1的特性研究[J];环境科学学报;2010年06期
6 武晨;张嘉琪;王晓丽;池强龙;胡瑛;;以苯胺和葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的产电特性研究[J];环境科学学报;2011年06期
7 徐金球;梁波;王利军;白建峰;黄思超;汤志涛;;葡萄糖在微生物燃料电池中的应用研究进展[J];上海第二工业大学学报;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈少华;微生物燃料电池原位修复地下水硝酸盐污染研究[D];合肥工业大学;2012年
2 刘志华;剩余污泥为燃料的微生物燃料电池产电特性及污泥减量化研究[D];湖南大学;2011年
3 郭璇;微生物燃料电池技术处理炼油废水同步产电及系统内协同作用与代谢特征研究[D];中国石油大学(北京);2014年
4 王维大;微生物燃料电池共代谢降解氰化物及产电性能研究[D];北京科技大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武晨;微生物燃料电池处理苯胺废水的产电特性研究[D];天津理工大学;2011年
2 刘丹;微生物电解强化水中偶氮染料脱色及影响因素研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 梁庆;微生物电解转化水中2,4-二氯苯酚的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 何伟华;玉米秸秆在电化学辅助微生物厌氧系统中的转化和产电特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 张超;微生物燃料电池处理苯胺和硝基苯废水的研究[D];南京理工大学;2012年
6 杨金萍;微生物燃料电池去除硝酸盐及电子传递机理研究[D];合肥工业大学;2012年
7 刘茹;微生物燃料电池处理甾体药物废水同步产电的实验研究[D];中国海洋大学;2013年
8 赵莉丽;燃料电池法地下水硝酸盐污染修复技术[D];合肥工业大学;2013年
9 杨方;微生物燃料电池在多孔介质中处理重金属铬废水的研究[D];合肥工业大学;2013年
10 陈静;石墨烯修饰电极对微生物燃料电池产电性能的影响研究[D];长安大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 黄霞;范明志;梁鹏;曹效鑫;;微生物燃料电池阳极特性对产电性能的影响[J];中国给水排水;2007年03期
2 王嘉;周涛;任大军;陆晓华;;喹啉的微波辅助光催化氧化降解研究[J];环境保护科学;2007年02期
3 韩力平,王建龙,刘恒,施汉昌,钱易;固定化细胞流化床反应器处理难降解有机物喹啉的试验研究[J];环境科学;2001年01期
4 范明志;梁鹏;曹效鑫;黄霞;;阳极初始电势对微生物燃料电池产电的影响[J];环境科学;2008年01期
5 骆海萍;刘广立;张仁铎;;以苯酚为燃料的微生物燃料电池产电特性[J];环境科学学报;2008年07期
6 刘彬彬;张峰;冯晓西;刘勇弟;张晓君;赵立平;;对降解喹啉的厌氧生物反应器中重要功能菌群的鉴定[J];生态学报;2006年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘登;刘均洪;刘海洲;;微生物燃料电池的研究进展[J];化学工业与工程技术;2007年05期
2 张广柱;刘均洪;;微生物燃料电池研究和应用方面的最新进展[J];化学工业与工程技术;2008年04期
3 孙健;胡勇有;;废水处理新理念——微生物燃料电池技术研究进展[J];工业用水与废水;2008年01期
4 ;微生物燃料电池或成汽车节能环保解决方案[J];材料导报;2008年07期
5 白中炎;仲海涛;彭晓春;吴文娜;刘仁杰;;微生物燃料电池研究进展[J];广东化工;2008年08期
6 双陈冬;张恩仁;刁国旺;范芳芳;袁杰;;复合菌体及单一菌体催化的微生物燃料电池产电机理初步研究[J];电化学;2008年03期
7 ;微生物燃料电池节能环保[J];化学与生物工程;2008年09期
8 ;水质淡化,微生物燃料电池新方向[J];环境污染与防治;2009年09期
9 谢珊;欧阳科;陈增松;;微生物燃料电池在污水处理领域应用的最新进展[J];广东化工;2011年07期
10 ;美研制出新型微生物燃料电池系统[J];企业技术开发;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 顾忠泽;吴文果;;微生物燃料电池的研究[A];中国化学会第27届学术年会第05分会场摘要集[C];2010年
2 赵峰;;来自废水的能量-微生物燃料电池[A];2010年海峡两岸环境与能源研讨会摘要集[C];2010年
3 李正龙;刘红;孔令才;韩梅;;可利用空间基地有机废物的微生物燃料电池预研[A];中国空间科学学会第16届空间生命学术研讨会论文摘要集[C];2005年
4 孙健;;废水处理新理念——微生物燃料电池技术研究进展[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
5 赵峰;;微生物燃料电池的电子传递及电极反应研究[A];广东省科协资助学术会议总结材料[C];2010年
6 付玉彬;;海底微生物燃料电池研究和应用[A];广东省科协资助学术会议总结材料[C];2010年
7 孔晓英;李连华;李颖;杨改秀;孙永明;;葡萄糖浓度对微生物燃料电池产电性能的影响[A];广东省科协资助学术会议总结材料[C];2010年
8 袁勇;庄莉;周顺桂;;盘管式微生物燃料电池的构建及其应用[A];广东省科协资助学术会议总结材料[C];2010年
9 喻玉立;袁用波;胡忠;;产电菌的选育及其在微生物燃料电池中的应用[A];广东省科协资助学术会议总结材料[C];2010年
10 陈禧;王炜;彭香琴;刘宇波;幸毅明;;微生物燃料电池结构与材料研究进展[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第八卷)[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;微生物燃料电池处理污水发电两不误[N];中国环境报;2005年
2 记者 符王润 通讯员 曾晓舵 李洁尉 刘静;微生物燃料电池有很大挖掘空间[N];广东科技报;2010年
3 萧潇;微生物燃料电池:处理污水发电两不误[N];中国煤炭报;2005年
4 记者 毛黎;微生物燃料电池技术又推进一步[N];科技日报;2006年
5 纪振宇;微生物燃料电池为汽车节能环保提供解决方案[N];中国高新技术产业导报;2008年
6 本报记者 赵亚平;虾兵蟹将派上新用场[N];科技日报;2007年
7 张芮;希腊从芝士副产品中回收能源[N];中国石化报;2010年
8 常丽君;高空“超级细菌”可成发电新能源[N];科技日报;2012年
9 编译 杨孝文;微生物机器人吃苍蝇发电[N];北京科技报;2006年
10 记者 陈勇;美科学家开发出微生物燃料电池[N];新华每日电讯;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026