微生物燃料電池中產電微生物的電誘導馴化.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化為電能的裝置,在生物質能和環(huán)境保護領域展現了巨大的前景。本研究設計了間歇流和連續(xù)流兩種MFC裝置，陽極材料為碳棒，陰極材料使用碳紙。菌種來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污泥進行電誘導馴化，使用乙酸鈉為碳源，濃度為1000mg/L。培養(yǎng)7天后，進入產電階段，從中選出產電效果最佳的外加

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MFC，以及將厭氧泥用間歇流實驗選出的最佳電壓進行電誘導馴化后的在啟動。
　　本文在間歇流運行中，外加±1.5V直流電壓的環(huán)境中，系統(tǒng)輸出電壓極其微弱，說明較高的外加電壓刺激對產電微生物的生長有抑制作用。負電壓培養(yǎng)各組產電效果遠不如正電壓馴化效果理想，說明與產電時電子傳遞方向相反的直流電誘導可能會阻礙產電時電子的轉移，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，電誘導效果更為明顯，產電性能更加優(yōu)越，這說明在微生物能夠承受的低強度電壓刺激范圍內，電刺激強度越大，越有利于產電微生物的生長以及其細胞活性的提高。在連續(xù)流運行中，首先用最佳電壓對厭氧泥進行電誘導馴化，這期間每天定時進行短暫產電測試約1.5h，發(fā)現產電菌每天產電能力在逐步上升，在第10天達到最大值1.82V，超過了電源的額定電壓。這說明最佳電壓的刺激下，產電菌的能力得到了提高。兩種培養(yǎng)方式進行啟動，直接啟動的MFC的穩(wěn)定值是2

4、41mV，啟動用時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％，啟動成功時間為17天，比前者減少了32%。產電穩(wěn)定后，改變電阻值，得到相應的電壓，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。分別考察不同有機物濃度和水力停留時間下，電誘導馴化對微生物產電性能的影響，發(fā)現較低的有