论文部分内容阅读
随着人类对可持续能源需求的不断扩大，微生物燃料电池以其环保的优点被认为是当前生物产电最具潜力的方法之一。本论文筛选了适于微生物燃料电池的希瓦氏菌种，继而采用基因手段进行菌种鉴定，使用多种电镜手段观察其形态结构及产电机制，并在真实双槽式微生物燃料电池(double-chamber microbial fuelcell,以下均简称DC-MFC)中进行希瓦氏菌（Shewanella xiamenensis BC01，以下均简称S.BC01）产电和脱色研究，并与乙酰微小杆菌（Exiguobacteriumacetylicum NIU-K2/NIU-K4，以下均简称E NIU-K2/NIU-K4）和海洋深层水原菌(Deep-Sea Water Culture，以下均简称DSW)的性能进行对比。 首先对从台湾海峡海域的水体中筛选的一株产电菌通过16S rRNA鉴定，确定该微生物为Shewanella xiamenensis BC01。 通过TEM观测到S.BC01单个菌长度范围为2-3.25μm，宽度范围为0.5-0.75μm，形态为棒状杆菌。使用SEM JSM6390观察希瓦氏菌，S.BC01单个菌的长度范围为1.1-2.1μm,宽度范围为0.5μm左右，形态为棒状杆菌。使用高倍SEMLEO1530观察，S.BC01单个菌的长度范围为0.9-1.3μm，宽度范围为0.5μm左右，形态为棒状杆菌。希瓦氏菌不仅具有纳米导线，还可以产生纳米颗粒，纳米颗粒的直径为0.15-0.20 nm。说明希瓦氏菌的产电机制极可能是由纳米导线进行电子传递，这为进一步阐明希瓦氏菌的导电机制奠定了基础。 最后，本研究尝试以海生菌肉汤(MB)作为外加营养源，利用其成分简单，价格低，符合海洋产电菌特性等特点应用于培养S.BC01，试图代替Luria-Bertani培养基(LB)。S.BC01在0.5×MB（稀释2倍的MB）中的生长效果最好。其生长的最适pH值范围在5.3～7.0，最大比生长速率(SGR)为0.78 h-1，最大比脱色速率(SDR)为82.63 mg·L-1·h-1，适合于同时产电和脱色的微生物燃料电池，菌体生长和脱色之间存在争夺电子的竞争关系。S.BC01的最佳间距为12.4 cm;其平均电压、溶液电阻和电荷转移电阻分别为278.9 mV，30.73Ω，176Ω·cm-2，稳定周期为54天，一级速率衰减常数(k1)和二级速率衰减常数(k2)分别为140 d-1和4.12 d-1，这些结果再与E.NIU-K2/NIU-K4、DSW进行性能对比，可为今后深入研究希瓦氏菌的产电性能提供一定的科学依据。