提高M(jìn)FC產(chǎn)電性能及MFC處理抗生素廢水實(shí)驗(yàn)研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景與意義隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)化的高度發(fā)展，廢水排放量日益增加，其中含有抗生素廢水的排放量也在不斷增加，這污染著環(huán)境和影響著人民的生命質(zhì)量。傳統(tǒng)的廢水處理方法需要大量能源和化學(xué)藥品，成本較高且效果并不理想。生物技術(shù)中的微生物燃料電池（MFC）因其環(huán)境友好、高效、低成本等特點(diǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注。該技術(shù)具有生產(chǎn)電力、同時(shí)進(jìn)行污水處理的雙重作用，是治理抗生素廢水的一種新途徑。然而，目前MFC技術(shù)也存在一系列問(wèn)題，包括電化學(xué)效率低、功率輸出穩(wěn)定性差、容易出現(xiàn)膜污染等。因此，為了提高M(jìn)FC產(chǎn)電性能并實(shí)現(xiàn)對(duì)抗生素廢水的高效處理，需要深入研究該技術(shù)的機(jī)理和優(yōu)化方法。二、研究?jī)?nèi)容和方法1.研究?jī)?nèi)容：本研究主要針對(duì)MFC處理抗生素廢水的問(wèn)題，探討以下問(wèn)題：（1）抗生素廢水對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響機(jī)理及其優(yōu)化方法；（2）MFC中電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律及其對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響；（3）MFC運(yùn)行過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律及對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響。2.研究方法：（1）實(shí)驗(yàn)室微生物燃料電池系統(tǒng)的建立，包括電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、電極制備等；（2）抗生素廢水的處理實(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制廢水的濃度和種類來(lái)研究其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響；（3）微生物群落結(jié)構(gòu)研究，采用分子生物學(xué)技術(shù)分析微生物群落結(jié)構(gòu)的變化；（4）數(shù)據(jù)分析和建模，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，探討MFC產(chǎn)電性能的機(jī)理和優(yōu)化方法。三、預(yù)期結(jié)果及貢獻(xiàn)預(yù)計(jì)本研究可以探討抗生素廢水對(duì)MFC運(yùn)行性能的影響機(jī)理，優(yōu)化MFC電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，提高M(jìn)FC產(chǎn)電性能，同時(shí)對(duì)解決城市污水處理問(wèn)題提供一種新途徑。具體的研究成果包括：（1）探究抗生素廢水對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響機(jī)理，優(yōu)化MFC運(yùn)行參數(shù)，提高M(jìn)FC的產(chǎn)電性能；（2）揭示MFC中微生物群落結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，分析微生物群落對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響；（3）建立MFC產(chǎn)電性能和廢水處理效果的數(shù)學(xué)模型，為MFC實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論和技術(shù)支撐。四、研究進(jìn)度安排本研究計(jì)劃分為三年，各年的主要工作及進(jìn)度安排如下：第一年：建立實(shí)驗(yàn)室微生物燃料電池系統(tǒng)，對(duì)抗生素廢水的影響機(jī)理進(jìn)行初步研究，初步分析MFC中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。第二年：進(jìn)一步探討廢水對(duì)MFC運(yùn)行性能的影響機(jī)理，優(yōu)化MFC運(yùn)行參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型；同時(shí)開(kāi)展微生物群落結(jié)構(gòu)的深入研究。第三年：對(duì)已建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，探討MFC改進(jìn)的可行途徑，總結(jié)研究結(jié)果并撰寫(xiě)論文。五、參考文獻(xiàn)1.CusickRD,KimY,LoganBE.Enhancedstartupofanaerobicmicrobialfuelcellsbybiocathodeenrichmentfromwastewatertreatmentplants.EnvironSciTechnol.2012.2.LoganBE.Scalingupmicrobialfuelcellsandotherbioelectrochemicalsystems.ApplMicrobiolBiotechnol.2009.3.LiWW,YuHQ,HeZ.Towardssustainablewastewatertreatmentbyusingmicrobialfuelcells-centeredtechnologies.EnergyEnvironSci.2014.4.PhamTH,JangJK,YoonJ,KangKH,ChangIS,ChoKS,etal.Improvedperformanceofmicrob