导读:本文包含了生物阴极论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:聚噻吩,电极改性,电极生物膜反应器,脱氮
生物阴极论文文献综述
翟思媛,赵迎新,季民[1]（2019）在《聚噻吩改性阴极强化电极生物膜反应器去除硝酸盐机制研究》一文中研究指出为进一步提高电极生物膜反应器的脱氮效能,采用导电聚合物聚噻吩(PTh)和电子穿梭体蒽醌-2,6-二磺酸二钠(AQDS)改性阴极材料石墨毡,系统研究了不同碳氮比(C/N)条件下,改性电极的应用对BER体系的脱氮效能、电极表面生物相和体系微生物群落结构等方面的影响.结果表明,应用PTh与AQDS协同处理石墨毡的BER体系的NO~-_3-N去除速率和效能均明显优于未处理电极体系,在HRT=4 h、C/N为2.0时NO~-_3-N的去除率达到90.0%以上.PTh/AQDS改性石墨毡电极的生物膜与电极的比重为0.26±0.04,其值为对照组的2.4倍,证明了PTh/AQDS改性后电极具有更优的生物相容性.应用PTh/AQDS改性电极的BER具有更好的微生物丰富度和多样性,AQDS促进了特定微生物Thauera_mechernichensis(24.6%)的富集和亚硝酸盐还原酶的活性,保障了BER体系的反硝化效能.(本文来源于《环境科学学报》期刊2019年10期）
李鹤男,王郁,马维,袁芬,曲有鹏[2]（2019）在《生物阴极用于淡水养殖水体的原位修复》一文中研究指出沉积物微生物电化学系统(SMES)是一种在水体修复方面具有一定应用前景的技术。本实验在体积为8 L的观赏鱼养殖鱼缸中原位构建了一套SMES系统,用于水体水质改善及沉积物中污染物去除。阳极和阴极均采用石墨毡(面积0.005 m~2)。稳定运行后获得544 m V的平均电压输出和195 m W/m~2的最大功率密度。稳定运行期间观赏鱼养殖鱼缸不曾换水,水中TOC、TN和TP平均质量浓度分别为16、0.98、3.7 mg/L,可满足观赏鱼养殖水质要求,形式一个较稳定的水生态系统。经过35 d的稳定运行,底泥中总有机物(TOC)去除率达到28%,总磷(TP)去除率达到4%。本实验通过在观赏鱼养殖系统中搭建SMES,实现水质净化和稳定水生态系统的构建,避免大量换水造成的浪费,为养殖水体原位修复和节约水资源提供思路。(本文来源于《水处理技术》期刊2019年08期）
钱子牛,杨立格,谢倍珍,刘贺清,刘红[3]（2019）在《生物阴极微生物燃料电池中同步产电反硝化菌的分离鉴定与性能》一文中研究指出利用反硝化筛选培养基从稳定运行的MFC-AA/O反应器阴极板上分离纯化反硝化细菌,经16S rRNA鉴定后,接种于双室MFC的阴极,测试其产电能力以筛选同步产电反硝化细菌,之后对MFC的运行温度和pH进行优化,最后通过扫描循环伏安曲线分析其产电机理。结果表明:分离获得的一株反硝化菌经鉴定为铜绿假单胞杆菌(Pseudomonas aeruginosa),该菌可实现同步产电脱氮,最高输出电压可达168 mV左右,其脱氮反应的最优pH为7.5,最适温度为30℃;在生物阴极起催化产电反硝化作用的可能是Pseudomonas aeruginosa的分泌物,其作为中介体,可从电极获得电子,完成硝酸盐的还原。上述结果说明,Pseudomonas aeruginosa作为接种MFC生物阴极的纯菌,可以实现同步产电反硝化,为反硝化生物阴极MFC的实际应用奠定基础。(本文来源于《环境工程学报》期刊2019年08期）
杨利伟,龙朋成,李德溢,胡博,郭飞[4]（2019）在《小球藻生物阴极MFC处理养猪废水及产电性能》一文中研究指出针对规模化养猪场废水特点和目前处理技术存在的问题,构建了小球藻生物阴极微生物燃料电池(MFC),探索利用MFC同步处理养猪场废水及回收电能的可行性。当阳极底物COD由510 mg/L增加至4 250 mg/L时,电池的最大输出电压由279. 16 m V提高到501. 16 m V,最大功率密度从271. 15 m W/m3提高到907. 52 m W/m3,对应的内阻由795. 93Ω降至256. 7Ω;随着阳极底物COD浓度的增加,MFC阳极中COD去除率逐渐提高,并在COD为4 250 mg/L时达到最大,为98. 29%。然而,电池库仑效率却由5. 97%降至2. 86%,且NH4+-N和TP的去除率也呈下降趋势。结合产电性能、污染物降解能力以及库仑效率等方面进行分析评价,在阳极底物COD为950 mg/L、NH4+-N约为55 mg/L、TP约为10 mg/L时,MFC的产电和有机物降解综合性能表现最佳。可见,小球藻生物阴极MFC可降解养猪场废水中的COD并利用污染物质产电。(本文来源于《中国给水排水》期刊2019年11期）
韩中杰[5]（2019）在《基于小漆酶的生物氧还原阴极研究》一文中研究指出随着时代的发展和社会的进步,环境污染问题日益受到各界的关注,清洁能源也成为当前研究的热点。在针对清洁能源利用的研究中,生物燃料电池因其高效率、低污染的优点而受到广泛的关注。而在生物燃料电池的研究中,生物阴极上氧还原的催化效率是制约生物燃料电池发展的重要因素之一。因此,构建生物阴极界面就显得尤为重要。在环境污染的治理方面,生物传感器因其高灵敏度和低成本的特点收到了广泛的关注;从生物电化学传感器的发展历史看,每一代的传感器研究都离不开稳定的电极表面的构建。因此,构建高效、稳定的生物阴极界面,不仅能够为生物燃料电池的发展提供参考,也可以为生物电化学传感器的研究助力。基于此,我们从小漆酶入手,通过比较间接电子转移和直接电子转移的优劣势,结合小漆酶自身的特点,选取生物兼容性和导电性俱佳的碳纳米材料作为电极材料,确定了构建直接电子转移界面的实验方案。我们对重组型小漆酶的表达和纯化条件进行了探索和优化,实现了活性小漆酶(2.1476U/mg)的大量制备。相关蛋白结构表征结果显示,该重组型小漆酶保持了以铜离子为活性催化位点的负电型二聚体完整结构,其粒径大小大约为6~7nm。我们对多种碳材料修饰酶电极的氧还原催化效果进行了比较。实验表明,碳材料修饰量均为10μL(1mg/mL)时,表面曲度较大的碳材料修饰酶电极对于氧还原的催化能力明显强于表面曲度较小的碳材料修饰酶电极。其中,SWCNTSLAC修饰电极的氧还原催化电流最大,其响应强度(0.85μA,0.08V vs.Ag/AgCl)约为Graphene-SLAC电极氧还原电流强度(0.25μA,0.11V vs.Ag/AgCl)的3倍。在进一步的机理研究中,我们结合电化学实验结果,利用Laviron方程对小漆酶与碳材料表面直接电子转移速率进行了理论计算,并通过ATR-FTIR光谱表征定量分析了小漆酶在不同碳材料表面的分子取向,最终建立了碳纳米材料表面曲度调控小漆酶直接电催化行为的模型,即通过增强与SLAC里容纳T1 Cu的疏水空腔的疏水相互作用和表面结构互补等方式,提高其与SLAC的良性对接率,进而缩短导电表面与活性铜位点的电子转移距离,加快直接电子转移速度;与之对应地,大管径或平面碳材料与小漆酶的相互作用较弱,易使其形成无序固化取向,导致直接电子转移速率和催化电流的降低。该模型的建立,为基于纳米碳结构的生物电化学界面设计与构筑时提供了一种新思路和新方法。(本文来源于《钢铁研究总院》期刊2019-06-01）
黄桂[6]（2019）在《基于聚吡咯阴极修饰的生物电芬顿系统降解染料废水研究》一文中研究指出生物电芬顿系统(Bio-electro-Fenton,BEF)作为一种高效、清洁、低能耗的生物处理技术日益备受关注。BEF是依靠微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)中的阳极产生的电流用于阴极原位电生过氧化氢,接着在催化氧化系统中发生芬顿反应产生·OH降解污染物。近年来,许多研究者工作集中于制备高效的氧气还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)催化电极和生物电芬顿系统连续处理污染物的能力。本文基于BEF将微生物脱盐燃料电池与催化氧化系统耦合对模拟染料废水进行连续降解处理。本实验对阴极电极制备条件进行优化,表征内部结构以及探究其对氧气的催化原理;并分析研究了连续流生物电芬顿系统的处理废水效果、产电能力、电子利用率,优化运行参数,最终还探究分析了模拟废水的降解路径。主要研究结论如下:(1)聚吡咯修饰碳纤维电极的制备条件为:吡咯单体:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)=0.15:0.15 mol L~(-1),聚合电位0.80 V,聚合时间600 s。该聚合条件下得到的修饰电极的界面电荷转移电阻R_(ct)达到最小值66Ωcm~(-2)。通过物理表征发现聚吡咯的吡咯环通过α-α联结,掺杂剂十二烷基苯磺酸钠上的磺酸基团与聚吡咯链形成氢键,聚吡咯沉积在聚丙烯腈碳纤维上,呈致密的“椰花状”形貌。整个修饰电极中的N的形式以吡咯N为主,基底以石墨N为主。(2)聚吡咯修饰碳纤维电极对O_2主要发生2e~(-1)的还原反应,并且在酸性条件下生产H_2O_2,在中性条件下发生阳离子的“嵌入-嵌出”反应,说明该电极不仅可以催化ORR生产H_2O_2,而且还可以对溶液中的阳离子有迁移作用,并且聚吡咯修饰碳纤维电极催化ORR反应仅产生136 mV的过电位。(3)聚吡咯修饰电极作阴极电极与连续流运行模式极大地增加了微生物脱盐燃料电池(Microbial desalination fuel cell,MDC)反应器的处理废水性能,其阳极室的有机物去除效率为0.41 kg COD m~(-3) d~(-1),增加了28.13%,中间室的脱盐速率为4.35 g L~(-1) d~(-1),增加了42.62%,阴极室的H_2O_2生产速率为7.01 g H_2O_2 m~(-3) d~(-1),增加了724%。MDC的产电性能也因聚吡咯修饰电极与连续流运行模式而增强,平均电流达到5.12 mA,阳极室库伦效率达到3.24%,阴极室法拉第效率达到28.80%,COD转化效率达到0.94%,分别增加了48.27%,19.12%,484%,571%。(4)连续流微生物脱盐燃料电池(Continuous flow MDC,cMDC)的最佳流速为900μL min~(-1)时,其内阻仅为78Ω,功率密度达到566 mW m~(-3)。随着脱盐室NaCl浓度的增加,cMDC产生的电流也随之增加,但阴极室法拉第效率在中间室NaCl浓度为35 g L~(-1)时达到最大值的31.76%。(5)连续流微生物脱盐燃料电池-催化氧化系统(cMDC-COR)对亚甲基蓝(Methylene blue,MB)的去除率为80.07%,降解时间为3天,其降解能力是铁碳微电解材料、cMDC的1.7和1.6倍。通过GC-MS对该系统的出水进行分析,得到两条降解路径,均为依靠高级氧化自由基·OH的作用分解MB,最终生成小分子可生化降解的产物。(本文来源于《江南大学》期刊2019-06-01）
原婷婷,刘梦心,杜漫漫[7]（2019）在《O_2还原生物阴极电催化膜耦合反应器降低启动电压的研究》一文中研究指出分别采用活性炭和石墨毡两种不同的碳材料作为阴极电极材料和微生物载体以构建O_2还原生物阴极电催化膜耦合反应器。采用阴极电势、电流等电化学表征,证明石墨毡比活性炭更易形成生物阴极。对石墨毡生物阴极进行了16S rRNA微生物群落分析,证实了电化学活性微生物的存在。反应器启动成功后,电流密度从0增大到0.015 mA/cm~2。与电催化膜反应器相比,其启动电压降低。(本文来源于《山东化工》期刊2019年10期）
瞿玲[8]（2019）在《水钠锰矿修饰碳材料阴极在生物电化学系统中脱氮性能研究》一文中研究指出生物电化学系统(Bioelectrochemical Systems,BES)将生物技术和电化学技术结合在一起,以固态电极作为电活性微生物(Electroactive Bacteria,EABs)代谢生长的电子供体或电子受体,以EABs作为催化剂催化电极表面的氧化还原反应,实现污染物的降解。本文搭建了生物阴极型BES,以脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)作为生物催化剂接种阴极室,以外加恒定电位为-500 mV(vs.SHE)的阴极作为T.denitrificans唯一的电子供体,以硝酸盐作为电子受体,研究BES的脱氮效果。采用电沉积法在碳毡电极表面分别修饰了水钠锰矿和掺铈水钠锰矿并分别作为BES的阴极,研究修饰阴极对BES脱氮性能的优化效果。此外,本文还对比了以石墨和碳毡作为阴极时BES的脱氮效果,以及在不同硝酸盐浓度下本实验中BES反应器的适用性。主要结论如下:在-500 mV下,T.denitrificans可以附着在阴极表面并通过吸收电极电子进行自养代谢,经过驯化培养,阴极表面形成了具有电化学活性的生物膜。通过电沉积法制得的水钠锰矿修饰碳毡电极相比于未修饰电极具有更大的比表面积,且在对应的BES体系中,阴极生物膜具有更好的电化学活性,生物膜内阻和生物膜与阴极之间的界面电阻都更小,最终促进了硝酸盐的还原反应。修饰阴极BES的硝酸盐去除速率为45.35±2.31 mmol NO_3~--N L~(-1)d~(-1)m~(-2),比对照BES的硝酸盐去除速率(25.70±2.07 mmol NO_3~--N L~(-1)d~(-1)m~(-2))提高了76.46%。硝酸盐还原产物中未检测到氨氮,说明T.denitrificans生物膜还原硝酸盐的途径仅为脱氮(Denitrification),不存在异化硝酸盐还原为铵(Dissimilatory NitrateReduction to Ammonium,DNRA)的过程。利用电沉积法在碳毡表面负载掺铈水钠锰矿,铈离子进入到了水钠锰矿的层中,而不是以铈氧化物的形式存在。经掺铈水钠锰矿修饰后,优化了碳毡电极的电化学性能,提高了阴极T.denitrificans生物膜的电化学活性,最终BES具有更高的硝酸盐去除速率。修饰阴极BES和对照BES的硝酸盐去除速率分别为54.47±2.46 mmol NO_3~--N L~(-1)d~(-1)m~(-2)和26.85±2.23 mmol NO_3~--N L~(-1)d~(-1)m~(-2)。对比发现,以铈掺杂水钠锰矿后,水钠锰矿修饰阴极对硝酸盐还原反应的促进效果更明显。本实验中设计的BES反应器对硝酸盐氮浓度在20~40 mg L~(-1)范围内的地下水都有较好的处理效果。另外,分别以石墨电极和碳毡电极作为BES阴极,相应的硝酸盐去除速率分别为37.96±2.45 mmol NO_3~(-)-N L~(-1)d~(-1)m~(-2)和28.93±1.84 mmol NO_3~--N L~(-1)d~(-1)m~(-2),说明以石墨电极作为阴极时BES具有更优异的脱氮性能。(本文来源于《华东理工大学》期刊2019-05-23）
朱绪娅,刘夏晴,王茜子,杨慧,于航[9]（2019）在《生物电化学系统阴极还原反应催化剂研究进展》一文中研究指出综述了近年来研究人员为开发不同类型的高效低成本的生物电化学系统(BES)阴极催化剂所做的努力,重点分析了BES中贵金属、过渡金属合金及氧化物、金属大环化合物、纳米材料修饰阴极、导电聚合物、改性石墨烯、生物催化剂以及新兴的金属有机骨架材料(MOF)作为催化剂的催化活性研究进展和应用效果,为寻找可替代贵金属催化剂,且低成本高效率的阴极催化剂材料提供借鉴。(本文来源于《现代化工》期刊2019年05期）
王珍琼[10]（2019）在《EAM-MFC生物阴极反硝化机理及SND脱氮性能优化研究》一文中研究指出导电膜曝气微生物燃料电池(EAM-MFC)将膜曝气生物反应器(MABR)与微生物燃料电池(MFC)耦合,是一种新型的废水脱氮和能源回收工艺,但是其脱氮效果通常会受到氧气的限制。本研究以生物阴极的反硝化过程为切入点,通过控制不同氧浓度,在分析单反硝化过程的脱氮性能、评估有效电子利用效率、探究生物种群在反硝化生物膜中的演替规律的基础上,揭开了双电子受体EAM生物阴极反硝化机理,进而优化了EAM-MFC阴极同步硝化反硝化(SND)过程的供氧浓度。在EAM-MFC反硝化生物阴极脱氮过程,电化学分析表明,在无曝气时反硝化和有效电子利用效率基本接近100%。控制不同的氧浓度,反硝化效率随着氧浓度的增加而减小,在0.15mg/L表现出80.07%的最佳脱氮效果,同时反硝化电子利用效率达到最大为76.33%,表明低供氧条件下N03-N 比氧气优先使用阴极电极电子。16S rRNA高通量测序显示,增大氧浓度,TM7和Psedomonas等反硝化菌属被Thauera和Bacteraides等菌属主要的氧还原细菌代替。荧光原位杂交杂交(FISH)表明,功能型微生物菌群随着氧浓度的改变,在生物膜分布位置发生了演替。0.15mg/L氧浓度时达到最大的反硝化电子效率和脱氮效果的内在原因在于低氧浓度条件下反硝化菌属生长在EAM电极的碳纤维表面,生物膜与EAM电极的相对位置决定了单反硝化阴极电子分配规律。在EAM-MFC阴极SND过程,电化学分析表明,随着氧浓度的增加,NH3-N的去除效率逐渐增大,氧浓度为0.45mg/L时达到最大78.43%,但TN去除率呈现出先增加后减小的趋势,在氧浓度0.30mg/L时达到最优62.43%的脱氮效果,此时的有效电子利用效率达到最高为80.68%。生物菌群分析表明,在0.30mg/L最优曝气条件下,Nitrosomonas、Nitrosococcus和Nitrosospira等AOB菌属的相对丰富度高于Sphingomonas、Bcidovorax和Bacteroides等氧还原菌属。与单阴极反硝化相比,氧气参与氨氧化过程是改变阴极电子分配规律主要原因。本研究为削弱氧气在双电子受体生物阴极的电子竞争作用,进一步阐明EAM-MFC阴极SND机制提供了理论依据。(本文来源于《天津工业大学》期刊2019-03-01）
生物阴极论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
沉积物微生物电化学系统(SMES)是一种在水体修复方面具有一定应用前景的技术。本实验在体积为8 L的观赏鱼养殖鱼缸中原位构建了一套SMES系统,用于水体水质改善及沉积物中污染物去除。阳极和阴极均采用石墨毡(面积0.005 m~2)。稳定运行后获得544 m V的平均电压输出和195 m W/m~2的最大功率密度。稳定运行期间观赏鱼养殖鱼缸不曾换水,水中TOC、TN和TP平均质量浓度分别为16、0.98、3.7 mg/L,可满足观赏鱼养殖水质要求,形式一个较稳定的水生态系统。经过35 d的稳定运行,底泥中总有机物(TOC)去除率达到28%,总磷(TP)去除率达到4%。本实验通过在观赏鱼养殖系统中搭建SMES,实现水质净化和稳定水生态系统的构建,避免大量换水造成的浪费,为养殖水体原位修复和节约水资源提供思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
生物阴极论文参考文献
[1].翟思媛,赵迎新,季民.聚噻吩改性阴极强化电极生物膜反应器去除硝酸盐机制研究[J].环境科学学报.2019
[2].李鹤男,王郁,马维,袁芬,曲有鹏.生物阴极用于淡水养殖水体的原位修复[J].水处理技术.2019
[3].钱子牛,杨立格,谢倍珍,刘贺清,刘红.生物阴极微生物燃料电池中同步产电反硝化菌的分离鉴定与性能[J].环境工程学报.2019
[4].杨利伟,龙朋成,李德溢,胡博,郭飞.小球藻生物阴极MFC处理养猪废水及产电性能[J].中国给水排水.2019
[5].韩中杰.基于小漆酶的生物氧还原阴极研究[D].钢铁研究总院.2019
[6].黄桂.基于聚吡咯阴极修饰的生物电芬顿系统降解染料废水研究[D].江南大学.2019
[7].原婷婷,刘梦心,杜漫漫.O_2还原生物阴极电催化膜耦合反应器降低启动电压的研究[J].山东化工.2019
[8].瞿玲.水钠锰矿修饰碳材料阴极在生物电化学系统中脱氮性能研究[D].华东理工大学.2019
[9].朱绪娅,刘夏晴,王茜子,杨慧,于航.生物电化学系统阴极还原反应催化剂研究进展[J].现代化工.2019
[10].王珍琼.EAM-MFC生物阴极反硝化机理及SND脱氮性能优化研究[D].天津工业大学.2019