【正文】 后迅速上升至 ，分析原因為陰極小球藻由光暗間歇培養(yǎng)變?yōu)槌掷m(xù)光照培養(yǎng)后暫時不能適應，導致細胞生長代謝異常，溶氧降低，因此電壓降低，在很短的時間內，藻細胞經過調節(jié)適應了新的培養(yǎng)條件后，細胞生長代謝趨于正常，溶氧水平升高，電壓升高，最大輸出電壓為 ，較上一周期相差不大，此后電壓持續(xù)緩慢下降，分析原因為陽極底物的消耗及持續(xù)光照條件下小球藻生長代謝導致的陰極液 PH 變化使得產電水平緩慢降低。（2）將小球藻放至 MFC 的陰極室進行培養(yǎng)，在初期由于碳電極的吸附作用，藻液OD 值有所下降，但隨著藻細胞生長代謝的進行，OD 值開始上升，說明 MFC 陰極室培養(yǎng)小球藻并不會對其造成毒害，小球藻生長情況良好。 der U, Nie223。我們可以相信隨著微藻技術和MFC 技術的蓬勃發(fā)展，微藻型 MFC尤其是微藻生物陰極型MFC因其獨特的環(huán)境友好型及可持續(xù)性優(yōu)勢實現(xiàn)工業(yè)化應用的進程指日可待。第三章 結果與討論17培 養(yǎng) 時 間 (d) 陰 極 加 藻 期陰 極 換 載 鉑 電 極 期 陰 極 持 續(xù) 光 照 期圖 32 各周期陰極藻的生長情況Figure 32 Cathode of the algae growth cycle 各周期陽極人工廢水的 COD 處理情況如表 31 所示，MFC 陰極正常運行期時的內阻最大，最大輸出功率密度最低，陽極人工廢水的 COD 處理率最低；陰極投加小球藻后，電池內阻較正常運行期時降低了，最大輸出功率密度升高為正常運行期的 倍，陽極人工廢水的 COD 處理率也于 12d 后達到 %；當陰極電極更換為載鉑碳紙后，電池內阻較陰極加藻期又有所降低（降低了 ） ，而最大輸出功率密度則較陰極加藻期有了大幅度的提高（為陰極加藻期的 倍） ，陽極人工廢水的 COD 處理率則相差不大；陰極持續(xù)光照期時的內阻最小，最大輸出功率密度最大，陽極人工廢水的 COD 處理率較加藻期和換載鉑電極期相差不大。 小球藻藻液 OD 值通過上海美譜達儀器有限公司的紫外分光光度計測定溶氧值由上海雷磁溶解氧測定儀測定 實驗材料處理方法（1）.陰陽極電極材料的處理：將電極材料分別于 HCl（1mol/L）中浸泡 24h 以去除雜質離子，使用后再用NaOH（ 1mol/L）浸泡 24h 去除表面吸附的細菌，以便重復使用。電流由 I=U/R 計算而得。2H2O NaCl 1陰極液為磷酸緩沖液，其具體組成如下表：表 24 陰極緩沖液Table24 The cathodic buffer 成分 加入量KCl Na2HPO4 4. 576g/LNaH2PO4 陰陽極液配置好后均調至 pH=7。陽極室供給的底物為葡萄糖人工廢水，其組成為：表 21 陽極培養(yǎng)液Table21 The anodic medium 成分 加入量維生素母液 礦物質母液 葡萄糖 1g/L第二章 實驗材料與方法11NH4Cl KCl Na2HPO4 4. 576g/LNaH2PO4 其中維生素母液和礦物質母液組分分別如下表：表 22 維生素母液Table22 The vitamins liquid 維生素母液成分濃度（g/L）B12 VH 葉酸 煙酸 對氨基苯甲酸 VB5 VB6 1B2 VB1 硫辛酸 泛酸 表 23 礦物質母液Table23 The minerals liquid 礦物質母液成分濃度（g/L）AlK（SO 4）通過近年來不斷地研究，MFC 在實際應用的道路上正一步步向前邁進，隨著其效能及成本方面的不斷突破，MFC 作為一種新型清潔能源的前景將不可忽視。該MFC 綜合系統(tǒng)可以同時達到收獲電能、生物柴油和CO 2捕捉的三重功效，具有可觀的經濟價值。藻菌協(xié)同產電的現(xiàn)象在自然生境中多見。微藻產氫產電方式也可分為原位和異位兩種。于是推測電子不僅僅只能來自呼吸電子傳遞鏈或通過H 2氧化產生，還可以通過光合電子傳遞鏈產生 [13]。陳輝等 [8]在沉積型MFC陽極區(qū)中投加未經脫水脫毒處理的藍藻，與相同條件下葡萄糖為底物的MFC 相比，此MFC輸出電量有所上升，并獲得了 。但此MFC %，與當時傳統(tǒng)的太陽能電池技術相比還很低，因此相關研究一度停滯。以有質子交換膜的雙室微生物燃料電池為例（如圖1） ，它的工作原理 [3,4]是:在陽極區(qū)，微生物將有機底物氧化，這個過程要伴隨電子和質子（NADH)的釋放。目前國際社會關注的全球性環(huán)境問題主要包括:臭氧層破壞、溫室效應和氣候變暖、大氣污染和酸雨、生物多樣性減少、放射性物質污染、海洋污染和海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞等，尤其是全球氣候變化、酸雨和大氣污染、海洋污染和海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞等重大環(huán)境問題，日益受到世界各國的普遍關注。世界能源危機是人為造成的能源短缺。 微生物燃料電池 微生物燃料電池(MFC)是利用酶或者微生物作為陽極催化劑，通過其代謝作用將有機物氧化產生電能的裝置，它屬于生物質能利用技術中的生物化學轉化技術，將生物質轉化為電能。以葡萄糖為例，其反應式如下: 圖11 MFC的結構及原理示意圖 [3] Schametics of the structure and working principle of MFC陽極反應:C6H12O6+6H2O→6CO2+24H+ +24e (ll)E0= V陰極反應:602+24H+ +24e→12H2O (l2)E0= V 微藻型微生物燃料電池微藻與MFC技術分別因其高關注度均發(fā)展很快，但將兩項技術進行結合（即微藻型MFC）開展相關研究的報道還比較少。MFC可以通過陽極產電微生物的作用對藻體進行水解和發(fā)酵，微藻在生長繁殖過程中也會分泌一些可溶性有機物( 例如多糖等)被產電微生物所利用，最終產生清潔電能，這為微藻的資源化利用提供了一條新路徑?，F(xiàn)有研究報道證明 [11,12,13]微藻可以通過自身光合電子傳遞鏈或分解胞內碳水化合物(例如糖原)直接產生電子，也可以間接提供電子。早在1939年，Gaffron等 [18]就首次發(fā)現(xiàn)綠藻的產氫現(xiàn)象，現(xiàn)在已知能產氫的藻類主要為綠藻和藍藻。微藻生物陽極產氫產電MFC 的工業(yè)化瓶頸之一在于貴金屬催化電極（一般為鉑電極）的使用，此種電極成本高且不穩(wěn)定易中毒失活。1964年Berk等 [6]已提出這一構想并進行研究，最近一些科學家也開始進行此項研究。到目前為止,雖然微生物燃料電池的發(fā)電效率仍然比較低，距離大規(guī)模工業(yè)化應用還有相當?shù)木嚯x [26]，但隨著微生物燃料電池技術在研制和開發(fā)應用中取得不斷的進展，相信其作為一種清潔、高效而且性能穩(wěn)定的電源技術，將逐漸走進正式大型工業(yè)化應用階段，使用微生物電池處理污水一方面可以為微生物燃料電池提供一個新的研究方向，另一方面，為處理污水，將無用資源轉變?yōu)榭缮a能量的有用資源提供了新的發(fā)展方向。南京工業(yè)大學本科畢業(yè)論文8第二章 實驗材料與方法 實驗材料 主要試劑及儀器 主要試劑表 21 實驗主要試劑列表Table21 The main reagents used in the experiments試劑名稱 規(guī)格 生產廠家鹽酸 分析純 AR 上?；瘜W試劑有限公司氯化鈉 分析純 AR 上海中試化工總公司氯化銨 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠磷酸氫二鈉 化學純 CP 汕頭市西隴化工廠氫氧化鈉 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠磷酸二氫鈉 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠氯化鉀 分析純 AR 上海凌峰化學試劑有限公司葡萄糖 分析純 AR 汕頭市西隴化工廠B12 生物試劑 BR 上海市國藥集團化學試劑有限公司VH 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司煙酸 化學純 CP 上?；菖d生化試劑有限公司VB5 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司VB6 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司B2 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司VB1 生化試劑 BR 上?；菖d生化試劑有限公司CaCl27H2O H3BO3 南京工業(yè)大學本科畢業(yè)論文12MgSO4 3MnSO42H2O 10mLK2HPO4 CODout 一反應終止時陽極液的 COD，mg/L。南京工業(yè)大學本科畢業(yè)論文16010203040501020304050電壓(mV)運 行 時 間 (h) 正 常 運 行 期陰 極 加 藻 期 陰 極 換 載 鉑 電 極 期持 續(xù) 光 照 期圖 31 各周期輸出電壓的情況Figure31 The cycle of the output voltages 各周期陰極藻的生長情況如圖 32 所示，陰極加藻期和陰極換載鉑電極期小球藻的生長均表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，分析原因為陰極剛加入小球藻時，陰極電極碳氈或載鉑碳紙會對小球藻有所吸附，因此導致初期溶液中的小球藻數(shù)量有所降低，隨著反應的進行，陰極電極上小球藻的吸附達到飽和，同時溶液中的小球藻亦開始生長，所以后期小球藻 OD 值開始上升。（3）MFC 陰極正常運行期時的內阻最大（為 ），最大輸出功率密度最低（ mW/㎡） ，陽極人工廢水的 COD 處理率最低（為 %） ；陰極投加小球藻后，電池內阻得到大幅度的降低，最大輸出功率密度及陽極人工廢水的 COD 處理率均有了明顯的升高；陰極換載鉑電極后內阻較陰極加藻期略有下降，但最大輸出功率密度有了大幅度的提高，為陰極加藻期的 9,1 倍，而陽極人工廢水的 COD 處理率相差不大；最終陰極持續(xù)光照期內阻最低（為 ），是正常運行期的 倍，最大輸出功率密度達㎡， 是正常運行期的 倍，陽極人工廢水處理 10d 后的 COD 處理率為%。en J, Scholz F. A generation of microbial fuel cell with current outputs boosted by more than one order of magnitude[J]. Angew Chem Int Ed., 2022, 115:2986?2989. [20] Harnisch F, Schro168。 展望近年來，光合微生物燃料電池的研究開始復興，其中尤以微藻型微生物燃料電池占為主導，而其中的微藻生物陰極型MFC 因可以同時實現(xiàn)污水處理、零碳排放、 CO2捕捉、太陽能捕獲及電能、生物柴油、藻體殘渣等有價回收的多重效果，再度成為一大研究熱點。實驗說明，將小球藻放至 MFC 的陰極室進行培養(yǎng)，并不會對其造成毒害，小球藻生長情況良好。 p