导　　师： 周少奇

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 含重金属（铅、铬和汞等）废水的污染和能源短缺问题仍然是当今社会发展亟待解决的重要环境问题。微生物燃料电池(Microbial fuel cells，MFCs)是一种很有前途的新兴生物电化学技术，以一种可持续的方式满足废水处理和能源生产的双重目标。本研究通过改变双室MFCs电极极距间的位置，负载不同的纳米级阴极催化剂和探索MFCs阳极菌群多样性研究，实现双室MFCs阴极还原六价铬和同时产电的目的。获得的研究成果和总结如下：　　在MFCs中构建不同的电极极距位置，同时考察Cr(Ⅵ)还原特性和生物电释放的影响。通过电化学性能测试发现MFC-2的最大功率密度达到535.4mW/m2，是MFC-4(171.3mW/m2)的3.13倍。结果表明电极间距在MFC中的重要性。当微生物燃料电池反应器反应达到11h时，MFC-2中的Cr(Ⅵ)完全还原降解，MFC-2(78.25%)的COD去除率比分别为MFC-1(68.82%)、MFC-3(61.67%)和MFC-4(39.85%)的1.14、1.27和1.96倍。在阳极菌种多样性方面可知，总细菌占有的比例均在60%以上，不同的电极极距MFCs的微生物多样性相近。MFC电极位置的改变可以选择性地富集产电菌。通过调节阳极MFC电极位置，可实现同时发电和存储的能力。　　研究采用简易的水热合成法成功制备不含贵金属的新型WS2/WMCNTs复合纳米材料。复合材料与纯的WS2纳米片，以及单一的WMCNTs负载在双室微生物燃料电池碳布阴极作为阴极催化剂，开展对六价铬的还原及电化学产电性能的研究。通过研究不同阴极负载材料MFCs的功率输出性能，发现最大输出功率密度的排序为：WS2/WMCNTs（141.87mW m-2）＞WS2（114.85mW m-2）＞WMCNTs（69.87mW m-2）。说明WS2/WMCNTs复合纳米材料都比单一的WS2纳米材料或WMCNTs的电化学性能更高，电催化活性更好。对这些负载不同催化剂MFCs的Cr(Ⅵ)还原性能进行了评估，发现WS2/WMCNTs复合纳米材料在MFCs中的C

关 键 词： 废水处理 微生物燃料电池 阴极催化剂 阳极菌群 六价铬 电化学还原

领　　域： [环境科学与工程—环境工程]