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微生物电解电池制氢 被引量:9
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作者 郭坤 张京京 +1 位作者 李浩然 杜竹玮 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第4期748-753,共6页
在微生物燃料电池(MFC)的基础上发展而来的微生物电解电池(MEC)为生物制氢提供了一种全新的方法。本文综述了自2005年MEC发明以来取得的研究进展。简要介绍了MEC制氢的基本原理和系统的评价参数;比较了不同MEC系统结构和电极材料对体系... 在微生物燃料电池(MFC)的基础上发展而来的微生物电解电池(MEC)为生物制氢提供了一种全新的方法。本文综述了自2005年MEC发明以来取得的研究进展。简要介绍了MEC制氢的基本原理和系统的评价参数;比较了不同MEC系统结构和电极材料对体系产氢效能的影响;讨论了MEC制氢实际应用中存在的问题和限制因素;提出了MEC制氢今后的研究思路和发展趋势;展望了MEC在利用生物质制氢和有机废水资源化利用中的应用前景。 展开更多
关键词 微生物电解电池 生物催化电解电池 生物制氢 微生物燃料电池
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游离亚硝酸预处理对剩余污泥电解及微生物群落结构的影响 被引量:9
2
作者 刘芝宏 魏瑶丽 +3 位作者 樊雅欣 段燕青 周爱娟 岳秀萍 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2953-2959,共7页
为打破传统厌氧发酵周期长,有机质利用率低等瓶颈,增强污泥的资源利用和能源回收,探讨了游离亚硝酸(FNA)预处理对剩余污泥电解效果及微生物群落的影响.对比分析了FNA预处理前后剩余污泥在微生物电解池(MEC)中的电流和氢气产生、溶解性... 为打破传统厌氧发酵周期长,有机质利用率低等瓶颈,增强污泥的资源利用和能源回收,探讨了游离亚硝酸(FNA)预处理对剩余污泥电解效果及微生物群落的影响.对比分析了FNA预处理前后剩余污泥在微生物电解池(MEC)中的电流和氢气产生、溶解性有机物和挥发酸的释放和利用及功能菌群的变化情况.结果表明,FNA预处理能有效地促进剩余污泥在MEC系统中的水解和酸化,其溶解性糖类、蛋白和挥发酸的含量远高于未预处理组,进而促进了水解发酵菌、产电菌及反硝化菌的生长和富集,最终挥发酸利用率均在97%以上,表现为电流(1.9mA)和氢气(0.86mL/g VSS)的增强,分别是空白组的3.8倍和5.1倍. 展开更多
关键词 游离亚硝酸预处理 剩余污泥 微生物电解池 挥发性脂肪酸 氢气 群落结构
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微生物电解池去除废水中重金属的性能特征与机制 被引量:7
3
作者 石秀顶 王静 +5 位作者 蒋明 李天国 管文闯 马红艳 朱煊 谢晶 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期26-33,共8页
微生物电解池(MECs)有机结合了电活性微生物与电化学系统,其克服了传统物化法净化低浓度重金属废水时低效、不经济和产生二次污染等缺点,在处理低浓度重金属废水中具有较大应用潜力。总结归纳了MECs处理重金属废水的研究现状、影响因素... 微生物电解池(MECs)有机结合了电活性微生物与电化学系统,其克服了传统物化法净化低浓度重金属废水时低效、不经济和产生二次污染等缺点,在处理低浓度重金属废水中具有较大应用潜力。总结归纳了MECs处理重金属废水的研究现状、影响因素以及作用机制等。综述表明,MECs可能通过阴/阳极还原反应、化学沉淀以及微生物吸附等机制,有效去除废水中多种重金属离子,对于Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)等高电位金属离子,以阴极还原去除为主导,其MECs净化效率达95.0%~99.1%,而对于低电位金属离子,以微生物吸附与化学沉淀为主导,效率达40.7%~87.0%。重金属的MECs去除过程主要受到电极材料、溶液化学特征和辅助电压等因素的影响,其中,阴极催化性能、材料成本和长期稳定性是影响MECs效能的关键参数。但目前MECs处理重金属的报道较少,MECs装置投资成本、适应规模和技术放大等依然制约着该技术推广应用;加强MECs经济电极开发、关键因素分析与调控、净化机制与电子转移途径的研究是降低构造成本、提升处理规模、适应复杂废水环境以及推动MECs技术广泛应用的关键所在。 展开更多
关键词 微生物电解池 重金属 去除性能
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微生物电解酿酒废水高效产甲烷 被引量:5
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作者 孙霞 徐占成 +3 位作者 向元英 刘建 高平 李大平 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1134-1139,共6页
为提高酿酒废水产甲烷效率,采用新型单室无膜微生物电解池(MEC),以酿酒废水为基质,考察不同外加电压(0.4 V、0.8 V、1.2 V)和传统消化(AD)对COD的去除、甲烷产生速率和能量回收的影响.结果表明,MEC外加电压为0.8 V时,COD的去除负荷达7.0... 为提高酿酒废水产甲烷效率,采用新型单室无膜微生物电解池(MEC),以酿酒废水为基质,考察不同外加电压(0.4 V、0.8 V、1.2 V)和传统消化(AD)对COD的去除、甲烷产生速率和能量回收的影响.结果表明,MEC外加电压为0.8 V时,COD的去除负荷达7.09±0.74 kg m^(-3)·d^(-1),较厌氧消化AD(4.19(±0.5)kg m^(-3) d^(-1))增加了69%.外加电压显著促进了乙醇的降解,0.4 V、0.8 V、1.2 V的MEC乙醇降解速率分别为121.84.17±19.3 mgL~(-1_ h^(-1)、256.45±18.04 mgL^(-1) h^(-1)、625.57±81.76 mgL^(-1) h^(-1),分别是AD(88.02±15.13 mg L^(-1) h^(-1))的1.38倍、2.91倍和7.1倍.外加0.8 V,甲烷产生速率达到2019.78±76.41 mL L^(-1) d^(-1),与AD(851.91±48.31 mLL^(-1) d^(-1))相比,增加了1.37倍;总能量回收率达到77.75%±0.88%,是AD(39.59%±2.31%)的1.97倍.循环伏安扫描(CV)发现MEC的碳毡在-0.270 V附近和0.035 V附近存在明显的还原峰和氧化峰.菌群高通量测序表明MEC的优势菌群为Methanothrix sp.和Geobacter sp.,其在混合菌群中的相对丰度分别为38.4%和12.83%,AD对应菌群的相对丰度仅为8.72%和1.21%.上述结果表明新型微生物电解池可显著促进酿酒废水的处理并提高甲烷产生速率和能量回收率. 展开更多
关键词 微生物电解池 酿酒废水 甲烷 外加电压 能量
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利用生物电化学进行生态修复的研究进展 被引量:4
5
作者 邸志珲 杨晓月 +3 位作者 肖艺航 周启星 曾文炉 李凤祥 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期85-90,共6页
生物电化学是以生物体系的研究及其控制、应用为目的,融合生物学、电化学和化学等多门学科形成的一门新兴学科。综述了生物电化学在生态修复方面的应用及研究进展,介绍了其在盐碱地的修复、环境中抗生素及石油污染物降解、清洁能源产生... 生物电化学是以生物体系的研究及其控制、应用为目的,融合生物学、电化学和化学等多门学科形成的一门新兴学科。综述了生物电化学在生态修复方面的应用及研究进展,介绍了其在盐碱地的修复、环境中抗生素及石油污染物降解、清洁能源产生等方面的应用情况,展望了生物电化学在未来生物传感器等方面的发展前景。 展开更多
关键词 生物电化学 生态修复 微生物脱盐电池 抗生素降解 微生物电解电池
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Treatment of recalcitrant wastewater and hydrogen production via microbial electrolysis cells 被引量:2
6
作者 Ruixia Shen Lixin Zhao +7 位作者 Jianwen Lu Jamison Watson Buchun Si Xi Chen Haibo Meng Zonglu Yao Jing Feng Zhidan Liu 《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》 SCIE EI CAS 2019年第5期179-189,共11页
A large amount of real complex wastewaters are generated every year,which leads to a great environmental burden.Various treatment technologies were deployed to remove the contaminants in the wastewaters.However,these ... A large amount of real complex wastewaters are generated every year,which leads to a great environmental burden.Various treatment technologies were deployed to remove the contaminants in the wastewaters.However,these actual wastewaters have not been sufficiently treated due to their complex properties,high-concentration organics,incomplete utilization of hard-biodegradable substrates,the high energy input required,etc.Recently,microbial electrolysis cells(MECs),a great potential technology,has emerged for various wastewater treatment,because not only do they demonstrate satisfactory performance during wastewater treatment,but they also generate renewable H2 as a clean energy carrier.Unlike previous reviews,this review introduced the characteristics of every complicated wastewater,and focused on analyzing and summarizing MEC development for wastewater treatment.The performances of MECs were systematically reviewed in terms of organics removal,H2 production,Columbic efficiency,and energy efficiency.MEC performances for treating actual complex wastewaters and producing H2 can be optimized through operation parameters,electrode materials,catalyst materials,etc.In addition,the challenges and opportunities including complexity of wastewaters,instability of H2 production,robust microorganisms,effect of membrane on two-chamber MEC,and integration of MEC with other treatment processes were deeply discussed.Except for the technical feasibility,both environmental feasibility and economic feasibility also need to meet social requirements.This review can indeed provide a basis for high-efficiency treatment and practical commercial applications of recalcitrant wastewaters via MECs in the future. 展开更多
关键词 microbial electrolysis cells complex wastewater H2 production renewable energy energy efficiency
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微生物电解产氢新技术研究现状与进展 被引量:3
7
作者 陈小粉 柳娴 +4 位作者 李小明 杨麒 曾光明 王冬波 郑峣 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期82-86,共5页
微生物电解产氢是在微生物燃料电池的基础上发展而来的一种新的有潜力的产氢技术。将原有的微生物燃料电池进行适当改装,使其处于厌氧环境中,另外再加一个外加电压,从而使电池的阴极反应变成电子与质子的反应,产生氢气。微生物电解产氢... 微生物电解产氢是在微生物燃料电池的基础上发展而来的一种新的有潜力的产氢技术。将原有的微生物燃料电池进行适当改装,使其处于厌氧环境中,另外再加一个外加电压,从而使电池的阴极反应变成电子与质子的反应,产生氢气。微生物电解产氢技术的外加电压远低于电解水产氢技术所需的电压,产氢效率也比微生物发酵产氢高,且能将有机物彻底氧化,极大地提高了能源利用率。目前,国外已有研究将该技术应用于城市生活污水、养猪废水等,实现了废水的资源化利用。文章简述了微生物电解产氢的机理,归纳了其系统构成,并结合该技术在微生物、阳极、阴极和膜等方面的发展现状对其应用前景及发展方向进行了探讨。 展开更多
关键词 微生物电解 产氢 系统构成
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类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究 被引量:3
8
作者 胡少刚 任天成 +3 位作者 李珍 刘冰川 侯慧杰 胡敬平 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期447-458,共12页
为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe^(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe^(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上... 为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe^(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe^(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe^(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L^(-1)和0.45 mol·L^(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L^(-1)和(3357.67±66.37) mg·L^(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg^(2+)浓度为0.056 mol·L^(-1)和NH^+_4浓度为0.08 mol·L^(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L^(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe^(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe^(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路. 展开更多
关键词 剩余污泥 中性PCA/Fe^3+/H2O2体系 微生物电解池 鸟粪石 芬顿
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生物电化学系统处理废气的研究进展 被引量:1
9
作者 黄行柱 李建军 +2 位作者 许玫英 罗建中 杨永刚 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1115-1126,共12页
生物电化学系统(Bioelectrochemical systems,BESs)可将污染物的降解转化与电能紧密耦联,具有适用基质广泛、反应过程温和且效率高的特点,在环境污染治理中具有广阔的应用前景。近几年,BESs也逐渐被应用到废气处理。由于微生物和电化学... 生物电化学系统(Bioelectrochemical systems,BESs)可将污染物的降解转化与电能紧密耦联,具有适用基质广泛、反应过程温和且效率高的特点,在环境污染治理中具有广阔的应用前景。近几年,BESs也逐渐被应用到废气处理。由于微生物和电化学过程的复合作用,BESs显示出较高的处理效率和良好的应用前景。本文在对废气类型、效果及反应器构型进行总结的基础上,还对BESs中的重要功能微生物和微生物电化学反应机理进行介绍和讨论,并对BESs在废气处理方面需要解决的问题和研究方向进行展望,以期为提高生物电化学系统的处理性能提供参考。 展开更多
关键词 生物电化学 废气 微生物燃料电池 微生物电解池
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生物电化学系统去除抗生素研究进展
10
作者 王舒 刘兴翔 +4 位作者 张宸僖 徐弘炜 杨泽 陈斌 张帅 《能源环境保护》 2022年第3期8-15,共8页
本文介绍了生物电化学系统(BES)对抗生素的去除性能,总结了反应过程对微生物电解电池(MEC)性能和微生物燃料电池(MFCs)产电的影响,分析了BES耦合系统的处理效率,探讨了耐药细菌(ARB)和抗生素耐药性基因(ARGs)的归趋。分析认为:在MEC中,... 本文介绍了生物电化学系统(BES)对抗生素的去除性能,总结了反应过程对微生物电解电池(MEC)性能和微生物燃料电池(MFCs)产电的影响,分析了BES耦合系统的处理效率,探讨了耐药细菌(ARB)和抗生素耐药性基因(ARGs)的归趋。分析认为:在MEC中,外加电压的大小影响抗生素降解效率,阴极提供电子并还原抗生素;抗生素的有效去除主要依靠BES中的共代谢降解或阳极直接氧化,抗生素可以充当唯一电子供体并且作为MFC发电的唯一碳源;在没有外接电源的情况下,一些耦合系统对抗生素的去除更为节能高效;降解抗生素的过程中,低电流可以促进ARGs通过垂直基因转移(VGT)和水平基因转移(HGT)传播,高电流则有望消除ARB和ARGs。 展开更多
关键词 抗生素 生物电化学系统 微生物燃料电池 微生物电解池 抗生素耐药基因
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基于生物电化学原理的生物制氢研究进展
11
作者 邸志珲 张婧卓 +2 位作者 周启星 曾文炉 李凤祥 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期63-68,共6页
清洁能源对于缓解能源环境压力有重要意义,而生物电化学研究在清洁能源领域受到人们重视。生物电化学是以生物体系的研究及其控制和应用为目的,并融合了生物学、电化学和化学等多门学科交叉形成的一门独立的学科,是在分子水平上研究生... 清洁能源对于缓解能源环境压力有重要意义,而生物电化学研究在清洁能源领域受到人们重视。生物电化学是以生物体系的研究及其控制和应用为目的,并融合了生物学、电化学和化学等多门学科交叉形成的一门独立的学科,是在分子水平上研究生物体系荷电粒子(可能包括非荷电粒子)运动过程所产生的电化学现象的科学。在能源环境领域,生物电化学研究环境有机污染物化学能回收,如微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs),氢能的回收同时完成污染物的处理。本文介绍了微生物电解池制氢的基本原理、电极材料产氢评价指标;MECs系统不同结构对产氢效能的影响的比较,MECs实际应用中所存在的问题;提出了今后微生物电解池在制氢方面的发展趋势和研究方向及在制氢方面的应用前景。 展开更多
关键词 生物电化学系统 微生物电解电池 生物制氢
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磺胺甲噁唑对微生物电解池阳极微生物群落结构影响
12
作者 薛雯丹 王博 +3 位作者 李凤祥 周启星 高冠道 李亚宁 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2790-2797,共8页
微生物作为微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs)内污染物被生物催化氧化的重要组成部分,研究MECs阳极生物膜的群落结构对于提高系统的性能具有重要意义,尤其是群落内的特殊功能菌群,如产电菌、产氢菌、产甲烷菌、抗生素耐... 微生物作为微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs)内污染物被生物催化氧化的重要组成部分,研究MECs阳极生物膜的群落结构对于提高系统的性能具有重要意义,尤其是群落内的特殊功能菌群,如产电菌、产氢菌、产甲烷菌、抗生素耐药菌等。本文研究驯化了4类MECs,分别为不加任何药剂(MEC)、加甲烷抑制剂(B-MEC)、加磺胺甲噁唑(S-MEC)、加甲烷抑制剂和磺胺甲噁唑的混合物(BS-MEC),对不同功能菌的物种和群落结构变化进行分析。研究显示,4类微生物电解池系统内保留有相当丰度的产电菌(3.97%~5.51%)、产氢菌(0.77%~1.35%),这些菌群保证了系统的高效运行,此外微生物中出现了大量的抗生素抗性菌(2.67%~4.33%),研究结果表明微生物群落能够在有抗生素存在的环境下生存,并且能够为微生物降解抗生素提供支持。 展开更多
关键词 微生物电解池 产电菌 耐药菌 产氢菌 磺胺甲噁唑
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改性铁阳极微生物电解池中电极驱动的氨厌氧氧化
13
作者 施亚雯 熊昌勋 +4 位作者 秦永丽 蒋永荣 谢锦邦 莫姗姗 邱立标 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期85-91,共7页
在没有NO_(2)^(-)或短程硝化的情况下,厌氧氨氧化菌(AnAOB)可以微生物电解池(MECs)的阳极为电子受体氧化NH_(4)^(+)-N,这种电极驱动型厌氧氨氧化(E-Anammox)可有效解决传统厌氧氨氧化(Anammox)电子受体NO_(2)^(-)供给不稳定的问题。但M... 在没有NO_(2)^(-)或短程硝化的情况下,厌氧氨氧化菌(AnAOB)可以微生物电解池(MECs)的阳极为电子受体氧化NH_(4)^(+)-N,这种电极驱动型厌氧氨氧化(E-Anammox)可有效解决传统厌氧氨氧化(Anammox)电子受体NO_(2)^(-)供给不稳定的问题。但MECs系统常用的铁阳极易发生腐蚀板结,导致电极导电能力下降、电子利用率降低。针对铁阳极易腐蚀的问题,对普通铁阳极进行包覆改性制备改性铁阳极,将改性铁阳极和普通铁阳极分别与MECs系统耦合加载于Anammox反应体系中,考察了2个反应体系中氨氧化、系统阻抗值、微生物群落结构的变化特征。结果表明,改性铁阳极-MECs反应器(R2)对氨氧化的促进作用强于普通铁阳极-MECs反应器(R1),至实验末期(第70天),R1和R2的NH_(4)^(+)-N去除速率分别为35.57 mg/(L·d)和76.72 mg/(L·d);R1的阻抗值由运行前期的小于R2增大至后期明显大于R2;AnAOB在R2中的相对丰度高于R1,而铁还原菌在R1中的相对丰度明显高于R2。对铁阳极进行包覆制备的改性铁阳极可减缓铁腐蚀,且在没有NO_(2)^(-)供给的情况下,可作为电子受体实现氨的厌氧氧化。 展开更多
关键词 铁阳极 防腐 微生物电解池 厌氧氨氧化
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初始pH调控对MEC脱硫性能的影响及其微生物作用机制
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作者 郭萌 郭美欣 +2 位作者 魏思佳 赵玉娇 贾璇 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2219-2225,共7页
采用微生物电解池(MEC)工艺,在阳极电活性微生物的协同作用下实现硫化物的脱除,是沼气脱硫新工艺和研究热点。针对长期运行的脱硫MEC工艺,由于非特异性阳离子竞争使阳极产生的质子向阴极转移受阻,造成MEC脱硫效率低、稳定运行难,本研究... 采用微生物电解池(MEC)工艺,在阳极电活性微生物的协同作用下实现硫化物的脱除,是沼气脱硫新工艺和研究热点。针对长期运行的脱硫MEC工艺,由于非特异性阳离子竞争使阳极产生的质子向阴极转移受阻,造成MEC脱硫效率低、稳定运行难,本研究采用不同初始pH调控脱硫MEC的质子平衡,通过脱硫性能、电化学性能和微生物动力学解析,阐明pH调控对MEC脱硫性能的影响和微生物作用机制。结果表明,初始pH在7~9时均可形成稳定且具有高效脱硫功能的阳极生物膜,最大电流密度相近,脱硫效率均达95%以上,COD去除率80%以上。与初始pH为8、9相比,初始pH为7时,脱硫过程pH波动最小,MEC运行稳定,S^(2-)去除最高达100%;阳极生物膜的氧化还原峰最显著,质子与电子转移速率加快;优势微生物Thiomonas与Desulfovibrio丰度更高,主要参与硫化物的氧化脱除。可见,通过脱硫MEC阳极室初始pH的调控,可有效提高MEC脱硫工艺性能和运行稳定性,为沼气微生物电化学脱硫的应用提供技术支撑。 展开更多
关键词 微生物电解池 脱硫 初始pH 传质 生物膜
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MoS_2/石墨烯复合阴极材料的制备及微生物电解池催化产氢性能 被引量:13
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作者 代红艳 杨慧敏 +4 位作者 刘宪 简选 郭敏敏 曹乐乐 梁镇海 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期351-358,共8页
采用水热法合成了一系列MoS_2/石墨烯(Gr)复合物,并制成碳基复合电极.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、线性扫描伏安法等手段对材料进行表征,研究了MoS_2/Gr电极作为微生物电解池(MEC)阴极的产氢性能.结果表明,MoS_2/Gr复合材料呈... 采用水热法合成了一系列MoS_2/石墨烯(Gr)复合物,并制成碳基复合电极.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、线性扫描伏安法等手段对材料进行表征,研究了MoS_2/Gr电极作为微生物电解池(MEC)阴极的产氢性能.结果表明,MoS_2/Gr复合材料呈现三维层状结构,且负载在石墨烯上的MoS_2为无定形MoS_2.(NH_4)_2MoS_4和氧化石墨烯的最佳原料配比为1∶1,当滴涂量为1.5mg/cm^2时,电极的析氢催化能力最强.在MEC产氢实验中,MoS_2/Gr阴极MEC的平均产氢电流密度、产氢率、库仑效率、氢气回收率和阴极氢气回收率分别为(9.96±0.65)A/m^2,(0.424±0.041)m^3H_2/(m^3·d),(89.11±5.87)%,(70.47±6.78)%和(78.86±2.49)%,均高于Pt/C阴极MEC;其能量回收率也与后者相媲美.另外,MoS_2/Gr具有良好的长期稳定性,且价格便宜,适于实际应用. 展开更多
关键词 二硫化钼/石墨烯 碳基电极 微生物电解池 产氢性能
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不同厌氧发酵系统在造纸废水处理中的应用 被引量:11
16
作者 祁梦娇 赵伟仲 +2 位作者 周艺璇 夏大平 孙长彦 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2416-2424,共9页
在“碳达峰和碳中和”目标下寻求高效处理造纸废水的方法尤为迫切。以某造纸厂的废水为研究对象,利用不同的厌氧发酵系统对其进行微生物降解,分别对厌氧发酵过程中的生物甲烷组分、液体组分、液体DOM、微生物群落结构进行了测定和分析,... 在“碳达峰和碳中和”目标下寻求高效处理造纸废水的方法尤为迫切。以某造纸厂的废水为研究对象,利用不同的厌氧发酵系统对其进行微生物降解,分别对厌氧发酵过程中的生物甲烷组分、液体组分、液体DOM、微生物群落结构进行了测定和分析,优化了处理系统。结果表明:不同厌氧发酵系统对废水中各组分降解去除能力依次为MEC-AD>MFC-AD>AD+磁铁矿>AD;MEC-AD处理造纸废水具有高效性,可促使生物甲烷高峰期相对AD提前8 d,SCOD、TP和NH_(4)^(+)-N去除率分别达到了77.79%、86.73%和75.98%,废水DOM中酪氨酸类蛋白质、色氨酸类蛋白质和溶解性微生物的含量显著降低,生物甲烷高峰期菌群的优势菌属为Proteobacteria、Bacteroidetes。 展开更多
关键词 厌氧发酵 造纸废水 微生物电解池 微生物燃料电池 纳米磁铁矿
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微生物电解池产甲烷技术研究进展 被引量:8
17
作者 毛政中 孙怡 +3 位作者 黄志鹏 李超超 黄浩斌 成少安 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2411-2425,共15页
微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)产甲烷技术是以微生物为催化剂,利用外界输入的电能将CO2或有机污染物转化为甲烷的新技术。MEC在实现CO2处置与能量转化的同时,能够处理污水、污泥、沼渣等多种污染物并生产甲烷,具有能... 微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)产甲烷技术是以微生物为催化剂,利用外界输入的电能将CO2或有机污染物转化为甲烷的新技术。MEC在实现CO2处置与能量转化的同时,能够处理污水、污泥、沼渣等多种污染物并生产甲烷,具有能量转化率高、生产成本低、环境友好等特点,可望成为解决能源紧缺和环境破坏问题的重要途径之一。近年来,MEC在产甲烷生物阴极结构及电子传递途径、产甲烷微生物群落等方面得到了广泛关注,同时,MEC耦合厌氧消化或其他废水处理系统形成的产甲烷新技术也逐渐研发并成为研究热点。本文综述了产甲烷生物阴极、产甲烷微生物群落等方面的研究现状,介绍了MEC耦合厌氧消化或其他系统产甲烷新技术,总结并分析了MEC产甲烷技术的研究方向和实用化过程仍需解决的技术难题。 展开更多
关键词 微生物电解池 二氧化碳 甲烷 厌氧消化 废水
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生物电化学系统对河道沉积物中抗生素的强化去除 被引量:6
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作者 陶玥彤 李茹莹 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1383-1392,共10页
生物电化学系统已被证明可以有效降解废水或污泥中的抗生素,但对于河道沉积物中抗生素降解效果的研究还十分有限.本研究以河道沉积物为底物,考察了沉积物中本底抗生素在微生物电解池(microbial electrolysis cell, MEC)和微生物燃料电池... 生物电化学系统已被证明可以有效降解废水或污泥中的抗生素,但对于河道沉积物中抗生素降解效果的研究还十分有限.本研究以河道沉积物为底物,考察了沉积物中本底抗生素在微生物电解池(microbial electrolysis cell, MEC)和微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)中的去除、迁移和降解效率,以及反应器运行期间的电化学性能和微生物种群结构变化.结果显示,MEC和MFC均可以强化沉积物中抗生素的去除,喹诺酮类抗生素和四环素类抗生素中的CTC的去除是向上覆水中迁移与生物电化学降解共同作用的结果,而大环内酯类抗生素和四环素类抗生素中的TC和OTC的去除主要是依靠生物电化学降解作用.TC和OTC在MEC中的降解效率分别比MFC高出82.6%和29.5%,而MFC对大环内酯类抗生素的降解效率比MEC高27.6%~40.6%.电化学性能测试结果显示,以河道沉积物为底物的MFC内阻较大导致其功率密度相对较低,但MFC阳极比MEC阳极表现出了更好的氧化效果.微生物种群结构变化分析发现,门水平上的Proteobacteria及其对应的纲水平上的Deltaproteobacteria和Gammaproteobacteria可能对抗生素的强化去除起到了主要的积极作用,而且MFC阳极比MEC更容易富集Proteobacteria. 展开更多
关键词 微生物电解池 微生物燃料电池 抗生素 河道沉积物
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利用微生物电解池处理牛奶废水过程中产电菌落与产氢性能之间的关系 被引量:6
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作者 王为 骆海萍 +4 位作者 刘广立 樊青娟 陈姗姗 侯晓月 张仁铎 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2075-2082,共8页
【目的】研究微生物电解池(Microbial electrolysis cell,MEC)利用复杂有机物作为底物的运行特性,对其在废水处理中的应用有着重要的意义。【方法】以模拟牛奶废水为基质,通过构建MEC反应器来考察在不同外加电压条件下产电菌群的性能。... 【目的】研究微生物电解池(Microbial electrolysis cell,MEC)利用复杂有机物作为底物的运行特性,对其在废水处理中的应用有着重要的意义。【方法】以模拟牛奶废水为基质,通过构建MEC反应器来考察在不同外加电压条件下产电菌群的性能。【结果】当外加电压升高到1.2 V时,最大电流密度可达到261 A/m3,产氢速率可达0.048 m3H2/m3d,分别比外加电压为0.4 V的情形提高了467%和700%。外加电压为1.2 V时,系统对COD和蛋白质去除率可分别达59%和74%,其中COD去除较之0.4 V的情形提高了22.5%。PCR-DGGE的分子生物学分析结果表明,阳极生物膜中以Geobacter sp.作为优势菌,说明在利用大分子有机物作为基质时产电菌与非产电菌的协同作用更为明显。【结论】MEC能够利用牛奶废水作为燃料,在实现高效降解的同时以产氢的形式进行能量产出,这为MEC的实际应用提供了研究思路。 展开更多
关键词 产电细菌 微生物电解池 牛奶废水
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用于生物电化学系统的石墨烯电极新进展 被引量:5
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作者 王强 黄丽萍 +2 位作者 于洪涛 全燮 陈国华 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第5期889-896,共8页
可持续社会的发展需要成本低,并从废物或废水中提取能源或将能源转化为产品的环境友好技术.近年兴起的生物电化学系统(BESs)利用微生物催化不同电化学反应,是将废物或废水中能量转化为电能等多种产品的发展前景广阔的新技术.当有关反应... 可持续社会的发展需要成本低,并从废物或废水中提取能源或将能源转化为产品的环境友好技术.近年兴起的生物电化学系统(BESs)利用微生物催化不同电化学反应,是将废物或废水中能量转化为电能等多种产品的发展前景广阔的新技术.当有关反应的吉布斯自由能小于零,系统输出电能,此时的BESs即为微生物燃料电池(MFCs);相反,若反应的吉布斯自由能为正值,此时的BESs被称为微生物电解电池(MECs).随着研究工作的不断深入和拓展,BESs的电极性能已成为制约其应用的瓶颈.石墨烯以其独特的结构和优异的材料性能在BESs领域,特别是MFCs中得以应用.本文参考了最新的文献资料,综述了石墨烯应用于BESs的发展现状,包括应用于MFCs的石墨烯电极、掺杂石墨烯电极、担载石墨烯电极,对其在MECs中可能的应用,以及未来发展趋势予以展望. 展开更多
关键词 石墨烯 电极 生物电化学系统 微生物燃料电池 微生物电解电池
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