论文部分内容阅读
微生物燃料电池是以微生物为催化剂，将可降解有机物中的化学能直接转化为电能的装置。本研究将利用微生物燃料电池富集电化学活性微生物，并通过优化电池操作条件、改进电池结构等手段提高并稳定电池性能，考察电池的库仑产量、最大电流(电压)与底物BOD间的对应关系，从而将微生物燃料电池应用于BOD检测。研究结果如下：
(1)利用微生物燃料电池可从厌氧消化淤泥及废水中富集电化学活性微生物。在微生物燃料电池中，吸附在阳极表面的菌体细胞是电池产电的主要贡献者。
(2)阳极缓冲液组成、产甲烷菌抑制剂、温度、外电阻、阴极电子受体、质子交换膜污染程度等均可影响电池性能。通过优化操作条件可将H-型双室微生物燃料电池的转化率由10％左右提高至70％以上。
(3)当微生物燃料电池的转化率稳定时，电池的库仑产量与底物BOD总量成正比。当底物BOD浓度低于临界值时，电池的最大电流(电压)与底物BOD浓度成正比，此时电池的响应时间较短，可用于BOD浓度的实时检测。当外电阻为51Ω，阴极电子受体为50 mmol/L的K3Fe(CN)6时，H-型双室微生物燃料电池的临界浓度为12.8 mg/L，电池的检出限为ppm量级。
(4)与H-型双室微生物燃料电池相比，套筒型双室微生物燃料电池有着更小的欧姆内阻和最优外阻。当外电阻为20Ω，阴极电子受体为O2时，该电池的临界浓度为2.56 mg/L，电池的检出限为ppm量级。
总之，微生物燃料电池型BOD传感器具有操作简单、稳定性好等优点，可应用于BOD浓度的实时检测。