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微生物燃料电池(MFC)作为一种清洁生产方式,是一种能够通过厌氧微生物的催化反应将燃料中的化学能转化为电能的反应器,它能在降解废水中有机物的同时产电。目前研究报道可被MFC利用的燃料大多为一些简单的有机物,如葡萄糖、乙酸、乙醇等,这些电池系统能良好地运行并有效地降解有机物。对乙酰氨基酚(APAP)是一种典型的PPCPs类污染物,当被摄入人体后,只有少部分发生代谢,大部分以原形排入水体。本文以MFC产电性能为主要研究对象,以石墨烯为修饰电极的主要物质,分别对MFC阴、阳极进行修饰,探讨了修饰后MFC的产电特性及其影响因素。同时,以对乙酰氨基酚为阳极目标污染物,进行降解性能和产电研究,获得了以下主要结论:1、基于石墨烯修饰阴极(1)以铜片为阴极、不锈钢丝网为阳极,采用不同分散剂分散的石墨烯修饰阴极构建双室MFC。发现CMC-graphene-MFC系统的产电性能优于PEG4000-graphene-MFC系统,且两者的最大功率密度(PA)分别是未修饰MFC系统的4.33倍和1.56倍。(2)研究阴极铜片面积和阳极目标污染物浓度变化对电池产电特性的影响,结果发现:阴极面积为2×3cm2时,电池的PA值最高;阳极目标污染物浓度为400mg/L时,输出电压最高。(3)在采用铜片为阴极的基础上,改用碳布为阴极构成双室MFC。SEM结果显示修饰阴极比未修饰阴极表面累积了更多还原产物。CV曲线显示修饰后电池的峰电流大于未修饰的电池的峰电流。这些结果进一步证明了修饰阴极后电池的产电性能优于未修饰电池的产电性能。2、基于石墨烯修饰阳极分别以铜片、碳布和不锈钢丝网为阳极,碳布为阴极构建双室MFC,研究结果发现:石墨烯修饰电极能提高各电池系统的PA值。修饰后铜片/MFC、碳布/MFC、不锈钢丝网/MFC系统的PA值分别为39.63μW、9.67μW、101.20μW,相对于三类未修饰的电池的PA值依次提高了17倍、1.20倍和1.51倍。3、APAP的动力学分析(1)在分别采用石墨烯修饰以铜片和碳布为阴极的MFC系统中,对APAP的降解过程进行线性拟合,发现两种电池系统中APAP的反应动力学曲线均符合零级反应动力学方程。这说明其中APAP的降解与浓度无关,而受电极表面反应速率控制。(2)在分别采用石墨烯修饰铜片、碳布和不锈钢丝网为阳极的MFC系统中,对APAP的降解过程进行线性拟合,发现铜片/MFC系统和碳布/MFC系统中APAP的反应动力学符合零级反应动力学方程,而不锈钢丝网/MFC系统符合一级反应动力学方程。这说明铜片/MFC和碳布/MFC系统中APAP的降解与其浓度无关,而受电极表面反应速率控制,而不锈钢丝网/MFC系统中APAP的降解与其浓度有关。