微生物燃料電池課件

2、研究內(nèi)容2.1試驗植物及培養(yǎng)基2.2試驗裝置及運行條件2.3分析方法及主要設備2.4試驗內(nèi)容2.1試驗植物及培養(yǎng)基

粉黛萬年青為天南星科花葉萬年青粉黛萬年青屬，多年生常綠草本植物。小白掌為天南星科苞葉芋屬，花期長達春、夏、秋3季，但以春、夏最盛。金邊富貴竹為龍舌蘭科龍血樹屬，呈灌木狀。鵝掌柴為五加科鵝掌柴屬，灌木。

電池運行時所用植物培養(yǎng)基為1/2改良霍格蘭氏培養(yǎng)液加10mmol/L磷酸鹽緩沖液，具體配方：四水硝酸鈣472.5mg/L，硝酸鉀253mg/L，磷酸銨40mg/L，磷酸二氫鉀68mg/L，硫酸鎂246.5mg/L，鐵鹽溶液（七水硫酸亞鐵5560mg/L，乙二胺四乙酸二鈉7460mg/L）1.25mL，一水磷酸二氫鈉490.4mg/L，磷酸氫二鈉915.2mg/L，pH=7.0。2.2試驗裝置及運行條件

試驗裝置如圖所示：下層泥土區(qū)（高度：9.3cm）為陽極厭氧區(qū)域，陽極電極（石墨氈，146.4cm2）呈圈式包圍植物根系并埋于土壤中，上層水相（高度：2.4cm）為陰極好氧區(qū)域，陰極電極（石墨氈，151.6cm2）懸浮于好氧水面，陰陽極由導線連接，外電阻為1000Ω，每個電池所需水溶液體積為550mL。試驗所選植物栽種于陽極土壤中，植物莖葉穿過陰極電極伸展于水面上。2.3分析方法及主要設備電壓（U）由Keithley2700數(shù)據(jù)采集器(美國Keithley儀器公司)每隔10min自動采集和保存。功率密度（P）為基于陽極面積的功率，P=UI/A（A為陽極有效面積，電流I=U/R，R為試驗所設外電阻）。當SMFC運行穩(wěn)定后，采用穩(wěn)態(tài)放電法測試電池的表觀內(nèi)阻。陰陽極電極電位測定：以Ag/AgCl電極作為參比電極，用萬用表測陰陽極電極電位。

陰極氧還原活性檢測：使用CHI660D電化學工作站（上海辰華儀器有限公司）進行線性掃描伏安（linearsweepvoltammetry，LSV）測試，采用三電極體系，Ag/AgCl電極為參比電極，需檢測陰極樣品為工作電極，鉑電極為對電極（工作電極與對電極工作面積均為1cm2），新鮮配制50mmol/L的P-buffer（磷酸二氫鈉：2.452g/L；磷酸氫二鈉：4.576g/L）并曝氣30min作為電解液，將三電極體系放入電解液中，使用電化學工作站從開路電壓掃至-0.3V，掃描速率為10mV/s。根系分泌物分析：取一株植物根系用自來水洗凈，再用去離子水沖洗3遍，將植物根系放入50mL滅菌去離子水中光照培養(yǎng)4h后取出植株，立即向收集液中添加羧芐青霉素、四環(huán)素、氯霉素、卡那霉素各10mg/L，以防止微生物對根分泌物的分解。將溶液（置于-20℃冰箱保存）用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在40℃下濃縮至5mL，過濾（0.45μm濾膜）后，在島津高效液相色譜儀（LC-20AT，色譜柱：SC1011）上測定有機酸的種類和數(shù)量。2.4試驗內(nèi)容

以4種不同的濕地植物粉黛萬年青、小白掌、金邊富貴竹、鵝掌柴構建植物沉積型微生物燃料電池（Plant-SMFC），不種植物的空白沉積型微生物燃料電池（SMFC）作為對照，對各個電池組的產(chǎn)電能力及陰陽極電極電位進行分析，利用LSV鑒定生物陰極的形成，最后通過HPLC對