微生物燃料电池中有机废气净化强化研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)是臭氧、二次有机气溶胶生成潜势较高的气态污染物，这类污染物的有效控制是大气复合型污染防治的关键。微生物燃料电池(MFC)技术净化VOCs不仅具有传统生物法绿色、安全、碳排放量低的特点，还能够将污染物中化学能回收为电能，近年来受到广泛关注。结合MFC净化VOCs基本原理，概述了MFC中相际传质、降解反应过程强化的研究思路及进展，介绍了空气电极、光催化技术在新型MFC中的应用。另外，针对产电功率密度及库仑效率受限的瓶颈，对MFC净化VOCs的研究进行了展望，提出改善“微生物-电极”界面电子传递、调控降解菌及产电菌协作关系等重要研究方向。     

微生物燃料电池应用及性能优化研究进展

微生物燃料电池作为新型微生物传感器,既能降解水中污染物也可以通过微生物产电输出电能。通常将污染物降解效率和产电功率作为衡量燃料电池性能好坏的重要参数,反应器构型是影响微生物燃料电池产电性能与降解效果的关键。归纳了光电极微生物燃料电池、自分层微生物燃料电池和人工湿地-微生物燃料电池这3种构型的反应器机理及对废水的适用性,总结了电极材料、电子介体、分隔膜材料等因素对燃料电池产电性能影响的研究进展。     

微生物燃料电池技术及其影响因素研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)作为一种绿色能源技术,通过微生物的氧化代谢作用将废水中的有机质降解的同时产生电能.然而,其相对较低的产电效率限制了MFC的工业化应用.该文介绍了影响MFC性能的诸多因素,如设备的构型限制、电极材料、阳极底物、阳极微生物和质子交换膜等,提出优化MFC的设计,提高MFC的产电性能,降低投入成本可解决MFC产业化应用的弊端,并对未来MFC的发展方向进行了展望.     

微生物燃料电池对废水中对硝基苯酚的去除

在以碳纸为阳极、空气电极为阴极、葡萄糖和对硝基苯酚为混合燃料的直接空气阴极单室微生物燃料电池中,考察了微生物燃料电池(MFC)对对硝基苯酚的降解及MFC的产电特性.结果表明MFC对废水中不同浓度的对硝基苯酚均有一定的去除效果,400 mg/L的对硝基苯酚降解4d的去除率74.1%,降解6 d的去除率为82.1%.MFC的输出电压最高为0.293V(外阻1 000Ω),最大输出功率密度为56.5 mW/m3.     

碳纸和碳布电极微生物燃料电池产电特性的对比研究

以厌氧污泥为接种微生物构建H型双室微生物燃料电池,考察不同电极材料(碳纸和碳布)对微生物燃料电池(MFC)产电性能的影响。结果表明,采用碳布为电极材料的MFC启动更快,18 h达到稳定,但在稳定期采用碳纸为电极材料比采用碳布为电极材料的MFC电压高出20 m V左右。采用碳布电极材料的MFC在启动初期的最大功率密度为4. 7 m W/m~2,内阻为1 782Ω;采用碳纸电极材料的MFC在启动初期的最大功率密度为8. 5 m W/m~2,内阻为1 125Ω,且驯化结束后稳定期的电压(313 m V)比碳布电极材料的MFC(282 m V)高,故MFC电极材料采用碳纸的产电效果优于碳布。     

HA@Fe3O4修饰阳极增强微生物燃料电池降解雌激素

类固醇雌激素(SEs)是一类广受关注且危害性较大的新污染物,常规的污水处理工艺难以将其完全去除。腐殖酸(HA)作为一种电子传递中介体,可大幅提高微生物代谢过程中胞外呼吸的电子传递效率。鉴于HA的这种特殊电化学性质,将其应用于微生物燃料电池(MFC)系统,将有望实现在低能耗的前提下对SEs的高效降解。本研究选取17α-乙炔基雌二醇(EE2)作为代表性SEs,利用HA与较强电容性的纳米Fe3O4颗粒形成的金属化合物(HA@Fe3O4)修饰MFC阳极,探究含有EE2的模拟废水在MFC阳极的降解特性。结果表明HA的存在不仅能提高微生物与阳极板之间的电子传递效率,还可显著增加阳极板的电容性进而提高产电性能,其最大功率密度可达522.32 mW/m2。此外,HA@Fe3O4修饰的阳极可显著提高MFC对EE2的降解效率,研究还发现EE2在低浓度范围内可提升MFC的性能,但高浓度时会抑制微生物的活性并降低MFC产电效率。本研究为微生物燃料电池在实际废水中有效应用提供了一定的研究基础。     

微生物燃料电池技术的研究进展与应用

结合近年来微生物燃料电池（MFC）技术的发展,对影响MFC产电性能的因素进行了综述。分别介绍了MFC的工作原理、构型、电极材料、产电微生物以及产电机理,简述了MFC技术处理各种工业与生活废水同步产电的应用。     

微生物燃料电池反应器结构与功能特性综述

微生物燃料电池(MFC)依阴阳极室是否直接连通,分为单室与双室型,依电极室(区)相对位置,分为水平、竖直及内外布设式。不同MFC结构影响电池内溶氧量、微生物选用、产电水平、底物降解能力等。对不同分隔材料在MFC中应用、不同MFC构型、各构型工作原理及功能特性进行了总结,在此基础上探究MFC技术的发展趋势和研究方向。     

利用微生物燃料电池同步降解沼液和三苯基氯化锡

微生物燃料电池(MFC)作为一种同步产电和除污的新型电化学装置,为有效处理难降解有机污染物提供了一种途径。基于阴极Fenton反应,提出了一种耦合典型双室MFC中阳极沼液产电及阴极降解有机锡的新方法。结果表明,阳极产电生物膜经驯化后MFC的最高电压提高了50.32%,而且电压稳定时间延长了1倍。MFC运行结束后,阳极沼液COD、总氮、总磷的去除率分别为85.35%±1.53%、59.20%±5.24%、44.98%±3.57%。阴极三苯基氯化锡(TPTC)的降解率随其初始浓度增加而降低。在添加100 μmol·L^-1 TPTC时,MFC的最高输出电压为280.2 mV,最大功率密度为145.62 mW·m^-2。TPTC在14 d后完全降解,降解效率为91.88%,降解速率约为0.273 μmol·L^-1·h^-1。研究结果可为利用MFC同步处理阳极有机废水和阴极有机污染物的实际应用提供基础支持。     

GO/PEDOT复合材料修饰阳极的制备及其在MFC中的应用

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置,通过改善阳极特性可以有效提高微生物燃料电池的产电性能。通过恒电流法电沉积制备了氧化石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(GO/PEDOT)复合材料修饰碳毡(CF)阳极。通过循环伏安法和交流阻抗法考察了电极特性。将其应用到微生物燃料电池中,对其产电性能进行评价。结果表明,GO/PEDOT-CF电极具有较大的比表面积和优良的电化学性能;以GO/PEDOT-CF为阳极的微生物燃料电池,产电性能良好,其最大功率密度和最大电流密度达到1.138W·m?2和4.714 A·m?2,分别是未修饰阳极的4.80倍和5.51倍。因此,GO/PEDOT复合材料是一种优良的阳极修饰材料,可有效提高MFC的产电性能。     

微生物燃料电池纳米纤维基阳极材料的研究进展

微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）是一种非常有前途的环境友好型电化学装置，它可以利用电活性微生物从废水中提取能源，并降解废水中的有机物，是解决目前环境与能源危机的重要技术。然而，相对较低的产电效率限制了其大规模应用，主要体现在阳极缓慢的胞外电子传递速率（extracellular electron transfer，EET）和较少的产电微生物附着量。纳米纤维由于具有高的比表面积、良好的电化学性能和电导率，是改善阳极的重要材料。本文介绍了影响阳极材料性能的因素，系统总结了近年来国内外纳米纤维基阳极材料的种类与制备方法，针对纳米纤维基阳极材料在MFC领域的研究现状，重点解释了各种纳米纤维材料的优缺点。最后，对纳米纤维基电极材料以及MFC技术的发展方向进行了展望，以期为推动MFC的工程化应用提供理论参考。     

微生物燃料电池处理高盐废水的研究进展

高盐废水通常采用生化、蒸发和膜处理3种方法处理,但无论采用何种方法,高盐废水处理均存在难度大和成本高等问题。微生物燃料电池（MFC）是一种基于产电微生物催化氧化有机物获得电能的装置,应用MFC处理废水可实现在处理废水的同时回收废水中能量,从而降低废水处理成本。近年来,应用MFC处理高盐废水来降低处理成本的研究逐渐开展并成为一个研究热点。本文综述了MFC处理高盐废水研究的最新进展,分析了盐度对MFC产电、污染物脱除、微生物生长和群落的影响,基于耐盐微生物、生物膜、反应器结构及扩展应用等方面提出未来MFC处理高盐废水的研究方向。     

微生物燃料电池研究和应用方面的最新进展

微生物燃料电池是一种利用微生物的催化作用将化学能转变为电能的生物装置。微生物燃料电池在作为可替代性能源、新颖的污水处理方法以及氧和污染物的生物传感器等方面具有较大的潜能,但仍需进一步优化。本文确定了限制微生物燃料电池应用操作的几种因素,并在其性能提高方面进行了探讨。     

微生物燃料电池在水与废水脱氮方面的研究进展

近年来，使用微生物燃料电池（MFC）处理含氮水与废水受到广泛关注，在脱除水与废水中氮元素污染的同时，回收部分能量，克服了传统含氮废水处理高能耗的缺陷。本文在微生物脱氮技术的基础上，综合国内外相关研究文献，简述了MFC处理含氮水与废水研究的最新进展，系统总结了4种不同形式的脱氮MFC，主要包括反硝化脱氮MFC、硝化脱氮MFC、同步硝化反硝化脱氮MFC以及厌氧氨氧化脱氮MFC，详细介绍了各种脱氮形式MFC的产电和脱氮性能以及适用条件，分析了每种脱氮MFC的脱氮产电机理以及影响因素（包括MFC运行参数、外接电阻、电极材料以及MFC构型等）；最后提出了未来MFC在处理含氮水与废水方面的主要研究方向：开发新型性价比高的电极催化材料及膜材料，优化运行条件，提高产电生物膜的稳定性以及进一步细致探究不同形式的脱氮产电机理等，从而扩大运行规模。     

微生物燃料电池在废水处理中的研究进展

随着全球工业化进程加快,水污染和能源短缺问题日益严重。微生物燃料电池（MFC）作为一种新型微生物电化学工艺,可以在降解有机物的同时产电,具有清洁、节能、经济等优势,引起人们的广泛关注,成为水处理领域的研究前沿。本文首先介绍了MFC原理和电子传递机制,分析影响其处理性能的关键因素（阳极材料、阴极材料、接种微生物、反应器构型和系统运行参数）;然后回顾了近年来MFC在废水（生活废水、农业废水和工业废水）处理领域的应用,并拓展性地阐述了MFC与其他技术（电芬顿、光催化、人工湿地系统和微生物电解池）的耦合应用;最后指出MFC存在的问题,并提出未来可行的发展方向,包括深度挖掘机理、优化接种微生物种群、改进装置材料与构型、改善进水模式与运行参数和研究新的耦合系统等。     

微生物燃料电池废水生物处理技术

针对传统废水处理技术高的能耗和运行费用,加上世界范围内环境污染与能源危机的日益加剧,迫使人们在寻求更为经济、节能条件下高效运行的替代性废水处理技术的同时开发新型可持续利用的清洁能源。文章简要介绍了一种既能高效降解废水中各种有机化合物又能直接产生电能输出的新型废水生物处理技术—微生物燃料电池技术。     

Treatment of cassava mill wastewater and production of electricity through microbial fuel cell technology

Cassava mill wastewater has a high organic content and is an important economic product of traditional and rural low technology agro-industry in many parts of the world. This study explores the utilization of agro-industrial wastewater collected from cassava mills as a resource for electricity generation by microbial fuel cells (MFCs). Mixed culture sludge was used to inoculate the bottom chamber of the MFCs whilst cassava mill wastewater was used in the MFCs. Experimental results showed that the MFCs could generate electricity from full-strength cyanide laden wastewater (16000 mg-COD/L, 86 mg/L cyanide) with a maximum power density of 1771 mW/m². The results from this study demonstrate the feasibility of using MFC technology to generate electricity whilst simultaneously treating cyanide laden cassava mill wastewater effectively. Using MFCs for cassava mill wastewater treatment provides an attractive way to reduce the cost of wastewater treatment in addition to generating electricity.     

电极对微生物燃料电池同时处理有机废水和含铜重金属废水产电性能的影响

实验以有机废水为阳极底物,以活性污泥中的混合菌为阳极接种微生物,以含铜废水为阴极液,构建双室MFC,探讨电极对MFC同时处理有机废水和含铜重金属废水产电性能的影响.结果表明:MFC对阳极有机废水COD的去除率最高为79.1%,对阴极液中Cu²⁺的去除率最高为95.6%.活性炭/石墨棒电极MFC产电性能最优,开路电压最高为800mV,是石墨棒电极MFC的1.25倍,是活性炭/碳纸电极MFC的1.3倍,是碳纸电极MFC的1.5倍.当电极距离为2cm时,MFC开路电压580mV,内阻为181Ω,产电性能最优.电极表面积为75cm²时,MFC的开路电压470mV,是电极表面积为50cm²的MFC的1.1倍,是电极表面积为30cm²的MFC的2.1倍.当A_An/A_cat=0.4时MFC产能最佳,MFC的开路电压最高为600mV,最大功率密度48.2mW/m².     

Electricity generation from seafood wastewater in a single‐ and dual‐chamber microbial fuel cell with CoTMPP oxygen‐reduction electrocatalyst

BACKGROUND: To make the treatment of seafood wastewater more economical and sustainable, this study aims to examine electricity generation and simultaneous degradation of organic substances from seafood wastewater in single‐chamber (SC) and dual‐chamber (DC) microbial fuel cell (MFC). RESULTS: By supplying the MFCs with seafood wastewater, the maximum power density produced from the SCMFC was higher than that produced from the DCMFC, which is a consequence of the difference in internal resistance of the two systems. The electrochemical reduction of oxygen catalyzed by C/CoTMPP was comparable with that promoted by commercial C/Pt catalyst. The SCMFC achieved higher organic degradation than the DCMFC, which corresponded to less accumulation of volatile fatty acids being decomposed aerobically promoted by the oxygen diffused from the cathode in the absence of the membrane. Owing to electron losses via aerobic decomposition rather than the electricity‐producing pathway, the higher removal efficiency was in line with the low coulombic efficiency. In addition, the DCMFC having a membrane had a more severe pH polarization than the SCMFC without the membrane. CONCLUSIONS: This study provides a conceptual demonstration of sustainable utilization of seafood wastewater while carrying out biological decomposition in an MFC system in an economical manner. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

微生物燃料电池在重金属离子废水处理中的研究进展

微生物燃料电池（ MFC）中阳极处理生活污水,阴极处理工业废水中的金属离子成为近年来研究重点之一。本文综合了近年来的MFC应用微生物阳极与非生物或微生物阴极有机结合处理含重金属离子的工业废水的研究进展,重点讨论了Cu（Ⅱ）、 Cr（ VI）、 Ag（Ⅰ）、 Hg（Ⅱ）、 Fe（Ⅲ）、 Mn（Ⅵ）、 U（Ⅳ）等离子的处理,并就MFC阴极处理金属离子的现状及应用前景进行了分析和讨论。