本文主要研究内容
作者瞿玲（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 NO3--N L-1d-1m-2,比对照BES的硝酸盐去除速率(25.70±2.07 mmol NO3--N L-1d-1m-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 NO3--N L-1d-1m-2和26.85±2.23 mmol NO3--N L-1d-1m-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2040 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 NO3--N L-1d-1m-2和28.93±1.84 mmol NO3--N L-1d-1m-2,说明以石墨电极作为阴极时BES具有更优异的脱氮性能。
Abstract
sheng wu dian hua xue ji tong （Bioelectrochemical Systems,BES）jiang sheng wu ji shu he dian hua xue ji shu jie ge zai yi qi ,yi gu tai dian ji zuo wei dian huo xing wei sheng wu （Electroactive Bacteria,EABs）dai xie sheng chang de dian zi gong ti huo dian zi shou ti ,yi EABszuo wei cui hua ji cui hua dian ji biao mian de yang hua hai yuan fan ying ,shi xian wu ran wu de jiang jie 。ben wen da jian le sheng wu yin ji xing BES,yi tuo dan liu gan jun （Thiobacillus denitrificans）zuo wei sheng wu cui hua ji jie chong yin ji shi ,yi wai jia heng ding dian wei wei -500 mV（vs.SHE）de yin ji zuo wei T.denitrificanswei yi de dian zi gong ti ,yi xiao suan yan zuo wei dian zi shou ti ,yan jiu BESde tuo dan xiao guo 。cai yong dian chen ji fa zai tan zhan dian ji biao mian fen bie xiu shi le shui na meng kuang he can shi shui na meng kuang bing fen bie zuo wei BESde yin ji ,yan jiu xiu shi yin ji dui BEStuo dan xing neng de you hua xiao guo 。ci wai ,ben wen hai dui bi le yi dan mo he tan zhan zuo wei yin ji shi BESde tuo dan xiao guo ,yi ji zai bu tong xiao suan yan nong du xia ben shi yan zhong BESfan ying qi de kuo yong xing 。zhu yao jie lun ru xia :zai -500 mVxia ,T.denitrificanske yi fu zhao zai yin ji biao mian bing tong guo xi shou dian ji dian zi jin hang zi yang dai xie ,jing guo xun hua pei yang ,yin ji biao mian xing cheng le ju you dian hua xue huo xing de sheng wu mo 。tong guo dian chen ji fa zhi de de shui na meng kuang xiu shi tan zhan dian ji xiang bi yu wei xiu shi dian ji ju you geng da de bi biao mian ji ,ju zai dui ying de BESti ji zhong ,yin ji sheng wu mo ju you geng hao de dian hua xue huo xing ,sheng wu mo nei zu he sheng wu mo yu yin ji zhi jian de jie mian dian zu dou geng xiao ,zui zhong cu jin le xiao suan yan de hai yuan fan ying 。xiu shi yin ji BESde xiao suan yan qu chu su lv wei 45.35±2.31 mmol NO3--N L-1d-1m-2,bi dui zhao BESde xiao suan yan qu chu su lv (25.70±2.07 mmol NO3--N L-1d-1m-2)di gao le 76.46%。xiao suan yan hai yuan chan wu zhong wei jian ce dao an dan ,shui ming T.denitrificanssheng wu mo hai yuan xiao suan yan de tu jing jin wei tuo dan （Denitrification）,bu cun zai yi hua xiao suan yan hai yuan wei an （Dissimilatory NitrateReduction to Ammonium,DNRA）de guo cheng 。li yong dian chen ji fa zai tan zhan biao mian fu zai can shi shui na meng kuang ,shi li zi jin ru dao le shui na meng kuang de ceng zhong ,er bu shi yi shi yang hua wu de xing shi cun zai 。jing can shi shui na meng kuang xiu shi hou ,you hua le tan zhan dian ji de dian hua xue xing neng ,di gao le yin ji T.denitrificanssheng wu mo de dian hua xue huo xing ,zui zhong BESju you geng gao de xiao suan yan qu chu su lv 。xiu shi yin ji BEShe dui zhao BESde xiao suan yan qu chu su lv fen bie wei 54.47±2.46 mmol NO3--N L-1d-1m-2he 26.85±2.23 mmol NO3--N L-1d-1m-2。dui bi fa xian ,yi shi can za shui na meng kuang hou ,shui na meng kuang xiu shi yin ji dui xiao suan yan hai yuan fan ying de cu jin xiao guo geng ming xian 。ben shi yan zhong she ji de BESfan ying qi dui xiao suan yan dan nong du zai 2040 mg L-1fan wei nei de de xia shui dou you jiao hao de chu li xiao guo 。ling wai ,fen bie yi dan mo dian ji he tan zhan dian ji zuo wei BESyin ji ,xiang ying de xiao suan yan qu chu su lv fen bie wei 37.96±2.45 mmol NO3--N L-1d-1m-2he 28.93±1.84 mmol NO3--N L-1d-1m-2,shui ming yi dan mo dian ji zuo wei yin ji shi BESju you geng you yi de tuo dan xing neng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华东理工大学的瞿玲，发表于刊物华东理工大学2019-07-16论文，是一篇关于生物阴极论文,水钠锰矿论文,铈掺杂论文,脱氮论文,华东理工大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华东理工大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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