产电菌群及电子受体对微生物燃料电池性能的影响

应用生态学报 ›› 2009, Vol. 20 ›› Issue (12): 3070-3074.

产电菌群及电子受体对微生物燃料电池性能的影响

李凤祥¹;周启星^1,3**;李白崑²

¹南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室, 天津 300071;² Department of Civil and Environmental Engineering, University of
Connecticut, CT 06269, USA;³中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳 110016

出版日期:2009-12-18 发布日期:2009-12-18

Effects of exoelectrogens and electron acceptors on the performance of microbial fuel cells.

LI Feng-xiang^1;ZHOU Qi-xing^1,3;LI Bai-kun²

¹Ministry of Education Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China|²Department of Civil and Environmental Engineering, University of Connecticut, CT 06269, USA|³Key Laboratory of Terrestrial Ecological Process, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

Online:2009-12-18 Published:2009-12-18

摘要/Abstract

摘要： 采用2种类型的微生物燃料电池——常规微生物燃料电池(S-MFCs，以生活污水作为产电菌群接种源、以硝酸盐作为电子受体）和改进后的微生物燃料电池（A-MFCs，以厌氧发酵液作为产电菌群接种源、以铁氰化物作为电子受体），分析了产电菌群和电子受体的改进对微生物燃料电池产电性能的影响.结果表明：产电菌群和电子受体对MFCs驯化周期和运行周期具有显著影响，使驯化周期由S-MFCs的500 h缩短到A-MFCs的430 h，运行周期由S-MFCs的100 h增加到A-MFCs的350 h；改进后的微生物燃料电池使COD去除率提升了25%，使电压输出提高了约300%.选择合适的产电菌菌种和电子受体标准电极电势是微生物燃料电池性能提升的基础.

关键词: 产电菌群, 电子受体, 微生物燃料电池, 废水处理, 垃圾填埋场, 氧化亚氮, 温室气体, 排放机理, 通量测定

Abstract: Two types of microbial fuel cells (MFCs) were adopted to analyze the effects of exoelectrogens and electron acceptors on the electrogenesis performance of MFCs. One was conventional MFCs inoculated with sewage and using nitrate as electron acceptor (S-MFCs), and the other one was modified MFCs inoculated with anaerobic treated wastewater and using ferricyanide as electron acceptor (A-MFCs). Exoelectrogens and electron acceptors had substantial effects on the acclimation period and the power output period of MFCs. The acclimation period was reduced from 500 h for S-MFCs to 430 h for A-MFCs, and the power output period was prolonged from 100 h for S-MFCs to 350 h for A-MFCs. The modified MFCs increased the removal of COD and the output of voltage by 25% and 300%, respectively. To select appropriate exoelectrogens and electron acceptors were crucial to the improvement of MFCs performance.

Key words: exoelectrogen, electron acceptor, microbial fuel cell, wastewater treatment, landfill, nitrous oxide, greenhouse gas, emission mechanisms, flux measurement

李凤祥;周启星;李白崑. 产电菌群及电子受体对微生物燃料电池性能的影响[J]. 应用生态学报, 2009, 20(12): 3070-3074.

[1]	孔东彦, 杨灵芳, 刁静文, 郭鹏. 不同生境下氮沉降对土壤N₂O通量影响的整合分析 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(8): 2171-2177.
[2]	高玮, 李子双, 谢建治, 周晓琳, 杜梦扬, 王学霞, 陈延华, 曹兵. 基施控释掺混肥对夏玉米生长期活性氮损失和碳氮足迹的影响 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(12): 3322-3332.
[3]	展鹏飞, 仝川. 甲烷排放部分抵消湿地生态系统碳汇功能:全球数据分析 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(11): 2958-2968.
[4]	张佳彭, 杨继松, 刘玥, 宁凯, 于君宝, 王志康, 王雪宏. 电子受体添加对黄河口湿地土壤厌氧碳矿化温度敏感性的影响 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(11): 2985-2992.
[5]	刘东, 孙剑平, 王莹莹, 宋琳琳, 李靳, 赵星涵, 刘畅, 全智, 方运霆. 工厂化堆肥温室气体排放和氨气同位素特征 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(6): 1451-1458.
[6]	林志敏, 李洲, 翁佩莹, 吴冬青, 邹京南, 庞孜钦, 林文雄. 再生稻田温室气体排放特征及碳足迹 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(5): 1340-1351.
[7]	陈娟, 胡琳玉, 卢鹏伟, 江玉梅, 张志斌, 曾庆桂, 简敏菲, 朱笃. 电子受体和光照对土壤CH₄排放相关微生物功能基因丰度的影响 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(2): 517-526.
[8]	黄凯平, 李永夫, 宋成芳, 屈田华, 刘波, 罗海燕, 李永春, 蔡延江. 氮沉降和施生物质炭对毛竹林土壤N₂O通量的影响 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(9): 3079-3088.
[9]	赵星涵, 刘东, 黄凯, 全智, 黄斌, 方运霆, 陈欣. 我国北方几种玉米和设施菜地土壤的N₂O和N₂排放特征 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(9): 3204-3212.
[10]	李靳, 康荣华, 于浩明, 王莹莹, 姚萌, 方运霆. 土壤水分对土壤产生气态氮的厌氧微生物过程的影响 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(6): 1989-1997.
[11]	张黛静, 胡晓, 马建辉, 郭雨欣, 宗洁静, 杨雪倩. 耕作和培肥对豫中区小麦-玉米轮作系统土壤氮平衡和温室气体排放的影响 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(5): 1753-1760.
[12]	何竹, 许琛, 周贝贝, 薛利红, 汪玉, 沈明星, 杨林章. 长期不施磷对稻田温室气体排放的影响 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(3): 942-950.
[13]	邓思宇, 陈袁波, 余珂, 于志国. 不同类型泥炭沼泽湿地无机离子、溶解有机质的变化特征及生态学意义 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(2): 571-580.
[14]	兰建英, 蒋海明, 李侠. 微生物种间直接电子传递研究进展 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(1): 358-368.
[15]	周文涛, 龙文飞, 毛燕, 王勃然, 龙攀, 徐莹, 傅志强. 节水轻简栽培模式下增密减氮对双季稻田温室气体排放的影响 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(8): 2604-2612.