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微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是将污水处理和产电同步的技术,是一项利用微生物将生物化学能转化为电能的水处理和发电技术。但是MFC较低的产电性能制约了它的实际应用与发展,其中电极材料、产电微生物是最重要的因素,阳极材料作为产电微生物的附着载体,直接影响着MFC中电子的传递效率,而产电微生物的种类和电化学活性等因素也影响着MFC的产电性能。本文将钛基-二氧化钛复合材料作为微生物燃料电池的阳极,与钛片电极做对比,研究了钛基-二氧化钛复合材料作为MFC阳极材料的优异性;并且针对钛基-二氧化钛阳极材料筛选和驯化适宜电极的产电微生物,通过对活性污泥施加诱导电压的方法,加快阳极的接种挂膜过程;随后,制备成钛基-二氧化钛生物膜电极与普通的钛基-二氧化钛电极做对比,为了进一步提高钛基-二氧化钛阳极材料MFC的产电性能,研究钨灯光照强度对钛基-二氧化钛复合材料光催化性能的影响,在适宜的光照条件下,通过对钛基-二氧化钛基底材料进行表面修饰,进一步提高MFC的产电性能。分别以钛基-二氧化钛复合材料和钛片材料作为微生物燃料电池的阳极,钛片材料是对照组,阴极材料均为碳毡制成的空气阴极,结果表明,钛基-二氧化钛复合材料为阳极的MFC的最大稳定输出电压、功率密度分别为445m V、142m W/m~2,是钛片电极的1.46倍和1.45倍,说明钛基-二氧化钛具有更好的产电性能,适合作为MFC的阳极材料。采用半固体培养基培育和液体培养基培育的方法对微生物进行筛选与驯化,半固体培养基中可以融入少量的氧,用来鉴别细菌运动能力以及呼吸类型,并初步确定诱导电压的范围,随后液体培养基确定诱导电压值培育的微生物作为MFC的接种微生物。结果表明,经过筛选与驯化后的MFC的产电性能和COD去除率有了很大的提高,MFC的最大稳定电压达到了572.1m V,最大功率密度达到了145m W/m~2,而未经过微生物筛选与驯化的MFC,最大稳定电压仅为445m V,最大功率密度为142 m W/m~2。说明经过筛选与驯化后的微生物可以提高MFC的产电性能。钛基-二氧化钛生物膜的制备与研究,探究钨灯的光照强度对钛基-二氧化钛生物膜电极的光催化性能的影响,分别设置了4组不同光强的实验组,经实验证明,光照强度为15.20W/m~2的实验组得到的结果最优,MFC的最大稳定电压能达到653.4m V,最大功率密度为181m W/m~2,COD的去除率也达到了93.4%。随后,对钛基-二氧化钛基底材料进行了3种不同方式的表面修饰,最终得到结果:纱布组的MFC产电性能和COD去除率最好,纱布组的最大稳定电压是769.2m V,是琼脂培养基组和打磨组的1.07倍和1.45倍,纱布组的最大功率密度是192m W/m~2,是琼脂培养基组和打磨组的1.14倍和1.38倍,最后证明钛基-二氧化钛生物膜电极比普通的钛基-二氧化钛电极作为MFC的阳极产电性能更优。综上所述,钛基-二氧化钛适合作为MFC的阳极材料,同时通过微生物的筛选与驯化手段很大程度上提高了MFC的产电性能,随后,通过对钛基-二氧化钛复合材料进行钨灯照射和不同的表面修饰,进一步提高了MFC的产电性能,证明钛基-二氧化钛生物膜电极比普通的钛基-二氧化钛电极作为MFC的阳极产电性能更好。