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微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)将传统的生物降解和电化学技术相结合，利用微生物作为催化剂将废水中可生物利用的有机或无机污染物直接转化为电能，同时具备了废水处理和产能的功能。目前MFC输出功率密度和库伦效率较低，限制了该技术的商业化和工程实际应用。 本文从阳极材料选择和阳极改性出发，针对目前研究中利用导电高分子复合物修饰阳极存在的诸如工艺复杂、易产生有毒物质和生物相容性差等问题，利用电化学方法制备了聚3，4-乙烯二氧噻吩/多壁碳纳米管(PEDOT/MWCNTs)复合阳极，简化了制备工艺，减少了催化剂及有毒试剂的使用，首次将其应用在MFC领域考察电池的产电性能和污水处理效果。主要研究内容和研究结果如下: (1)利用循环伏安法制备PEDOT/MWCNTs导电复合物修饰石墨阳极，并应用于厌氧流化床微生物燃料电池(AFBMFC)中以考察其产电性能。结合流化床良好的传质效应，PEDOT/MWCNTs复合阳极表现出良好的MFC产电性能及污水处理效果，复合阳极MFC的功率密度达到217.0 mW·m-2，较未修饰空白电极提高74.9％。运行第3天时，MFC中污水的COD去除率达到96.4％。 (2)根据厌氧流化床的结构特点，研究了多电极AFBMFC的产电性能。在运行周期内，双电极和三电极的AFBMFC功率输出分别为254.3 mW·m-2和252.1mW·m-2，均比单电极的产电功率高;其中三电极和双电极均保持了4天的较高产电功率，多电极是MFC反应器放大后考虑使用较多的电极方式。实验结果表明，碳布表面难以实现PEDOT/MWCNTs聚合物的均匀沉积，制备出高产电性的复合阳极。 (3)将比表面积大的碳刷阳极放入阳极室，接通三个阴极，考察碳刷阳极多电极AFBMFC的产电性能和污水处理能力。碳刷阳极多阴极AFBMFC的输出功率最大达到了491.5 mW·m-2，对应的表观内阻为305.1Ω，相比于复合阳极的产电性，电池的功率提高了48.7％，表观内阻降低了72.0％，运行前8天内电池均保持800 mV以上的输出电压，电池产电稳定性得到了进一步提高。若能进一步克服实验中出现的碳纤维凝聚的影响，对将来MFC的放大应用及进一步提高电池产电功率有重要意义。 (4)设计构建了单室型空气双阴极MFC装置，分别考察了碳纳米管掺杂含量、支持电解质种类和聚合圈数等制备条件对PEDOT/MWCNTs复合阳极的电极特性和MFC产电性能的影响。碳纳米管含量为10％时，复合阳极的电化学活性出现突跃，对应电池电压达到最大值，为863.7 mV，其功率密度也为最大值。电化学表征表明，LiClO4支持电解质体系修饰电极具有最低的初始氧化电位和较好的电化学活性，与其他体系相比，该体系的MFC产电功率达到最大，为1416.2mW·m-3，对应的表观内阻也最低，为204.9Ω。电化学活性随着聚合圈数的增加呈现先增加后下降的趋势，当聚合24圈时，电极电化学活性最大。