沉積物燃料電池的構(gòu)建及其菌群分析.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩63頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、二十一世紀全球面臨的能源短缺與環(huán)境污染問題已日益嚴重,亟需找到新的方法尋求解決,而微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)技術(shù)可以將這兩大難題結(jié)合起來解決。MFC技術(shù)是一類通過產(chǎn)電細菌的代謝活動將從底物(生物質(zhì))中蘊藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,它構(gòu)造簡單、原料廣泛、成本低廉,越來越得到全球科學(xué)家的廣泛關(guān)注。但其輸出功率很低、不穩(wěn)定,離實際應(yīng)用還有很大差距。目前最可能在短期內(nèi)投入實際應(yīng)用的是沉積型微生物燃料電池(S

2、ediment Microbial Fuel Cell,SMFC)。它結(jié)構(gòu)簡單、原料成本低廉、接近自然水體,可以應(yīng)用于驅(qū)動偏遠海域中的低能耗傳感器、湖泊底泥修復(fù)等。國外已有一些利用海洋、淡水湖泊底泥構(gòu)建的SMFC的報道,而我國在這方面起步較晚,相關(guān)SMFC的報道非常少,研究不深入,所采用的微生物多是從國外購買的純培養(yǎng)菌株,對產(chǎn)電菌種的篩選和鑒定研究甚少。
   傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)法只能反映極少數(shù)微生物的信息,不能充分了解環(huán)境中微生

3、物的生態(tài)功能,也無法全面地估價其中微生物群體的多樣性。現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用大大推動了微生物生態(tài)學(xué)的發(fā)展,彌補了經(jīng)典微生物技術(shù)在生物多樣性研究中引起的種群丟失、種群結(jié)構(gòu)不清等局限性,使人們可以避開傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)過程而直接探討自然界中微生物的種群結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境的關(guān)系,可以更可靠、更直接地反映微生物多樣性在生態(tài)系統(tǒng)中原始構(gòu)成情況。
   本論文基于建立一個沉積物燃料電池系統(tǒng),模擬淡水湖泊底泥,研究其產(chǎn)電性能,分析菌群

4、結(jié)構(gòu)組成、變化,探討對產(chǎn)電性能的影響。正文部分的前兩章成功構(gòu)建了一個沉積物燃料電池SMFC,第三、四章確定應(yīng)用于SMFC菌群分析的分子生物學(xué)方法,并對其菌群進行分析研究,第五章從SMFC陽極表面分離出五株純菌,進行菌種鑒定,并研究其產(chǎn)電性能,分析其對SMFC產(chǎn)電的影響。主要的研究內(nèi)容有:
   (1)構(gòu)建并啟動SMFC裝置,為風(fēng)渦輪供電驅(qū)動其轉(zhuǎn)動。確定SMFC的構(gòu)型和材料,搭建裝置;啟動并記錄SMFC產(chǎn)電情況,正常運行數(shù)月,記錄

5、了其產(chǎn)電特性。SMFC在啟動后近20天時,系統(tǒng)趨向穩(wěn)定,在33天后達到最高電壓290mV,功率密度可達到10.42 mW/m2。
   (2)確定微生物群落研究的方法,包括取樣、提取DNA、聚合酶鏈式反應(yīng)(Polymerase Chain Reaction,PCR)擴增、變性梯度凝膠電泳(Denaturing Gradient Electrophoresis,DGGE)檢測等實驗參數(shù)和具體方法。確定了選取SMFC中6個不同位置的

6、樣本Y1:陰極,Y2:陽極,Y3:水,Y4:淺層泥樣(距泥層表面約2cm),Y5:深層泥樣(距泥層表面約5cm),Y6:魚缸濾網(wǎng)部位的泥樣。提取基因組DNA,PCR擴增16S rDNA的V3區(qū)片段,用8%(w/v)1.5mm厚的聚丙烯酰胺凝膠,線性濃度梯度為35%-65%,電泳75V60℃18h分離相同長度的不同DNA片段。
   (3)用上述方法研究本SMFC系統(tǒng)中微生物群落的特性,探討微生物群落的構(gòu)成、變化和產(chǎn)電機制。SMF

7、C中不同位置樣本的微生物種類具有明顯差異性,相似度在0.51-0.87之間,其中水樣和淺層泥樣中微生物最接近相似度為0.87,而濾網(wǎng)處的微生物與其他位置樣本的微生物差異最大。此外,從樣本的DGGE凝膠中回收出5個特異條帶,經(jīng)過測序,序列與GenBank中已登錄的已知細菌的同源性≥98%,可知Pseudomonas geniculata strain CH-X彎曲假單胞菌(Z1)和木糖氧化無色桿菌Achromobacter xylosox

8、idans strain NSBx.33(HE2)(Z2)是陰極上的微生物,Bacillus amyloliquefaciens strain HR62解淀粉芽孢桿菌(Z3)是陽極上的微生物,Acinetobacter sp.Bap30不動桿菌(B3)是濾網(wǎng)泥樣上的微生物,Lactobacillus acetotolerans耐酸乳桿菌(Ll)是水樣中的微生物。
   (4)從SMFC陽極表面的沉積物中分離出五株純菌,進行了種屬

9、鑒定、比對可知分別屬于Stenotrophomonas maltophilia嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌,Achromobacter xylosoxidans木糖氧化無色桿菌,Bacillus subtilis strain CJ-H-TSA1枯草芽孢桿菌,Acinetobacter calcoaceticus醋酸鈣不動桿菌,Beta proteobacterium TB9β-變形菌。再用單腔三電極電化學(xué)裝置研究這五株純菌的產(chǎn)電能力,與已知的產(chǎn)電

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論