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本研究以人工湿地型微生物燃料电池复合系统(CW-MFC)为研究载体,研究了CW-MFC产电性能的影响因素、同步偶氮染料脱色与产电特性、阳极微生物群落结构以及偶氮染料甲基橙(MO)在系统中的降解途径。在高径比相同、体积不同的大、中、小装置中,分别设置不同的电极间距,研究装置体积和电极间距对产电性能的影响,特别是对内阻(Rint)的影响。研究表明,随着体积的减小,装置输出电压降低,随着电极间距的增大,Rint和欧姆内阻(RΩ)逐渐升高。提高磷酸缓冲溶液(PB)浓度能显著降低Rint和Rn,缓冲溶液为50mM时,装置输出电压和最大功率密度(Pmax)最高。以陶粒为填料层填料的装置产电性能高于以玻璃珠填料装置。Rint随着填料粒径的增大而减小,粒径为1-2cm时Pmax最高。在不同共基质浓度和开／闭路条件下,研究发现共基质是脱色和产电必不可少的,电极效应能够促进CW-MFC对活性艳红X-3B和MO的脱色降解。下填料层能够去除部分有机物且对产电性能有促进作用。阳极微生物的16S rRNA序列大多与Proteobacteria相似。类似于产电菌Geobacter metallireducens和Desulfobulbaceae的序列在开、闭路条件下均有发现。系统中检测出多种类似于降解菌Desulfobacterium sp.、Klebsiella sp.、Aminobacter sp.、Flavobacterium sp.、Thauera aromatic和Sphingomonas sp的序列。在闭路条件下,G. sulfurreducens和Betaproteobacteria的密度分别比开路条件下高35.29%和5.88%。利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析得出MO在CW-MFC中的降解中间产物有：N,N二甲基对苯二胺(N, N-Dimethyl-p-phenylenediamin, DMPD),N-甲基-对苯二胺(N-methyl-p-Phenylenediamine)和1,4-二氨基苯(p-Phenylenediamine, PPD)。N-甲基-对苯二胺和PPD是DMPD的降解产物。电极效应能够促进DMPD降解。