【正文】 圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 致 謝 27 。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 致 謝 25 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 參考文獻(xiàn) 24 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 通過這一階段的努力，我的畢 業(yè)論文《 微藻燃料電池的低成本化與實(shí)用化研究 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)， 他 都費(fèi)盡心血。老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長(zhǎng)的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成論文的動(dòng)力源泉。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的 ?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實(shí)是榮幸之極。洛根著 .馮玉杰 ,王鑫等譯 .微生物燃料電池 [M].北京 ,化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020,58200. [8] 郄悅名 .大腸桿菌微生物燃料電池陰的研究 .太原理工大學(xué) .碩士研究生論文 .2020,2040. [9] 范平 ,支銀芳 ,周楚新 .微生物燃料電池中陽(yáng)極產(chǎn)電微生物的研究進(jìn)展 [J].生物學(xué)通報(bào) .(12): 412414. [10] 遲美玲 .提高微生物燃料電池性能的電極材料研究 .南開大學(xué) .碩士學(xué)位論文 .. [11] 崔婭楠 .生 物活性碳對(duì)微生物燃料電池性能的影響 .大連理工大學(xué) .碩士學(xué)位論文 .. [12] Kouroussis D, Karimi S. Alternative fuels in Transportation[J]. , 2020,26(4): 346355. [13] You S, Zhao Q, et al. A Microbial Fuel Cell Using Permanganate as the Electron Acceptor [J].J. Power Sources, 2020, 40(17):14061415. [14] Liu H, Cheng S, Logan B E, Production of Electricity from acetate or Buty rate Using SingleChamber a Microbial fuel cell. Environmental Science and Technology. 2020, 39(2):6583662. [15] Logan Bruce E, Regan John M. Electricityproducing bacterial munities in microbial fuel cell [J].TRENDS in Microbiology. 2020, 14(2):512518. [16] Lovely D .R. Microbial fuel cell: novel microbial physiologies and engineering approaches [J].Current Opinion in Biotechnology. 2020,17(3):327321. [17] Kim H J, Park H S, Hyun M S, et al. A mediatorless microbial fuel cell using a metal reducing bacterium, Shewanella putrefaciens [J].Enzyme ,2020,30(2):145152. [18] G M Walker, L R. Biological activated carbon treatment of industrial wastewater in stirred tan reactors [J].Chemical Engineering Journal, 1999, 75(3):201206. 致 謝 23 致 謝 衷心感謝我的老師鄭勝教授在我的論文選題、研究方案制定、成果總結(jié)以及論文寫作過程中的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)，老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敬業(yè)的工作作風(fēng)、獨(dú)特的人格魅力，始終感染著我、激勵(lì)著我，這些都將成為寶貴的財(cái)富讓我終生受益。設(shè)計(jì) 拉米尼 .安德魯 該 MFC 的最大功率密度為 ，高于本課題以往研究報(bào)道的以碳?xì)譃殡姌O材料、體積為 10L 的生物陰極 MFC，實(shí)現(xiàn)了 MFC 裝置體積的有效放大。污水在依次經(jīng)過陽(yáng)極、好結(jié) 論 21 氧陰極和缺氧陰極的過程后，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)電、有機(jī)物的去除和硝化 反硝化脫氮。 （ 4）以活性焦作為電極材料，搭建了容積 50L 的好氧 /缺氧兩段式生物陰極 MFC 裝置，實(shí)現(xiàn)了脫氮、除碳和產(chǎn)電一體化及裝置的有效放大。通過 多層金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)集電方式，可以有效地在大電流下將電子導(dǎo)出，提高產(chǎn)電性能。對(duì)于以活性焦作為填料的不 同厚度的電極，采用單片金屬網(wǎng)集電時(shí)，均可在大外阻下實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。 （ 3）通過對(duì)活性焦填料型電極的構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化，使 MFC 的整體性能達(dá)到最優(yōu)。比表面積較大的材料不僅有利于產(chǎn)電微生物的附著生長(zhǎng)，同時(shí)具有較好的陰極化學(xué)催化性能。半焦的電阻率過大是其性能較差 的主要原因。比表面積較大的活性炭最有利于產(chǎn)電菌附著生長(zhǎng)。 選取了較為廉價(jià)的半焦和活性炭與傳統(tǒng)的石墨和碳?xì)肿鳛殛?yáng)極和生物陰極電極材料進(jìn)行了性能對(duì)比。本研究得到以下主要結(jié)論。 （ 3）該 MFC 在間歇和連續(xù)運(yùn)行方式下分別可以穩(wěn)定運(yùn)行 20 d 以上。隨著停留時(shí)間的 ， 功率密度逐漸降低， COD、氨氮和總氮的去除率逐漸上升。 延長(zhǎng) （ 2）在“陽(yáng)極 好氧陰極 缺氧陰極”的推流式處理流程下，該 MFC 可以在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)同步產(chǎn)電、脫氮和除碳。研究得到如下結(jié)果： 第 2 章 實(shí)驗(yàn)材料與方法 19 （ 1）好氧 /缺氧兩段式生物陰極 MFC 在各腔室內(nèi)基質(zhì)單獨(dú)循環(huán)的間歇運(yùn)行方式下，經(jīng)過 40 d 左右實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。比表面積大的活性炭和半焦具有較好的陰極化學(xué)催化性能。生物陰極性能同時(shí)受生物催化和化學(xué)催化性能的影響。 （ 2）對(duì)于陽(yáng)極材料，生物量與功率密度呈正相關(guān)關(guān)系，比表面積較大的活性炭最有利于產(chǎn)電菌附著生長(zhǎng)。半焦作為陽(yáng)極材料和陰極材料時(shí)輸出 1 W 電能的電極成本分別為 10 元和 15 元。 本章以填料型電極材料作為研究對(duì)象，選取了較為廉價(jià)的半焦和活性炭與傳統(tǒng)的石墨和碳?xì)诌M(jìn)行對(duì)比，得到如下結(jié)果： （ 1）作為陽(yáng)極材料時(shí)，活性炭的最大功率密度比碳?xì)趾褪謩e高出 13%21%，半焦的性能最差。遠(yuǎn)低于其它材料。采用四種陽(yáng)極材料的 MFC 輸出 1W 的陽(yáng)極成本見表 。因此， MFC 的功率密度差異主要是由陽(yáng)極的內(nèi)阻不同所導(dǎo)致的。從圖 可以看出， 4 個(gè) MFC 的陰極電勢(shì)和陽(yáng)極電勢(shì)在開路狀態(tài)下差別不大。 第 2 章 實(shí)驗(yàn)材料與方法 17 圖 采用不同陽(yáng)極材料時(shí) MFC 功率密度（ A）和電極電勢(shì)（ B） 從圖 可以看出，采用四種陽(yáng)極材料的 MFC 的最大功率密度由高到低的順序依次為：活性炭（ ） 碳?xì)郑?） 石墨（ ） 半焦（ ）。 表 2 1實(shí)驗(yàn)藥品 名稱 分析純 聚四氟乙烯溶液 分析純 碳布 無(wú) 丙酮溶液 分析純 鉑碳 化學(xué)純 石墨 化學(xué)純 Fe3O4/CJ 實(shí)驗(yàn)室自行制備的樣品 Fe3O4/CP 實(shí)驗(yàn)室自行制備的樣品 Fe3O4/CYK 實(shí)驗(yàn)室自行制備的樣品 重鉻酸鉀 分析純 濃硫酸 分析純 硫酸汞 分析純 實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)用儀器如表 22 所示。本課題介紹了 MFC 中陽(yáng)極材料的相關(guān)研究進(jìn)展，以微藻低成本高性能為評(píng)價(jià)指標(biāo)，比較了碳紙、石墨和碳?xì)?3 種陽(yáng)極材料的產(chǎn)電性能，并分析了不同陽(yáng)極材料表面的產(chǎn)電微生物、產(chǎn)電過程、產(chǎn)電機(jī)理和產(chǎn)電能力的區(qū)別。開發(fā)廉價(jià)、高效的電極材料是推進(jìn) MFC 實(shí)用化的關(guān)鍵。然后利用材料改性和電勢(shì)調(diào)控手段優(yōu)化電極特性，從而提高產(chǎn)電性能，并在此基礎(chǔ)上通過電極構(gòu)型的整體優(yōu)化進(jìn)一步提高其產(chǎn)電性能。 技術(shù)路線圖 基于推進(jìn) MFC 實(shí)用化這一研究目標(biāo)，本論文分為篩選、優(yōu)化和應(yīng)用三部分，見圖 。 （ 2）填料型電極在生物陰極型 MFC 中的應(yīng)用 搭建規(guī)模放大的具有好氧 /缺氧兩段式生物陰極的 MFC，以實(shí)現(xiàn)脫氮、除碳和第 1 章 緒 論 13 產(chǎn)電的一體化。 研究?jī)?nèi)容 本研究主要 開展以下研究工作： （ 1）廉價(jià)填料型電極材料的篩選 以提高生物陰極 MFC 填料型電極的性價(jià)比為出發(fā)點(diǎn)，選取廉價(jià)的半焦和活性炭材料與傳統(tǒng)的石墨和碳?xì)址謩e作為陽(yáng)極和生物陰極，進(jìn)行產(chǎn)電性能對(duì)比，并且通過對(duì)材料的物理特性、電極表面的生物量以及微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，解析電極材料產(chǎn)電性能差異的原因。因而材料特性的優(yōu)化是提高