目錄序前言第1章 微生物電化學系統導論 11.1 微生物電化學系統基本原理 11.2 MES研究與發展現狀 41.3 MES結構特點和限制因素 61.4 MES研究與分析方法 81.4.1 水質分析 91.4.2 電化學分析 91.4.3 材料學分析 131.4.4 生物學分析 151.4.5 計算方法 171.5 小結 18參考文獻 19第2章 電化學活性微生物胞外電子傳遞過程與調控 222.1 電化學活性微生物概述 222.1.1 陽極電化學活性微生物 222.1.2 陰極電化學活性微生物 252.1.3 電化學活性微生物的分離與鑒定方法 252.2 胞內呼吸鏈的電子傳遞過程 282.3 胞外電子傳遞機理 302.3.1 依靠細胞色素的直接電子傳遞 312.3.2 通過“納米導線”的直接電子傳遞 312.3.3 通過電子穿梭體進行的間接電子傳遞 322.4 微生物/電極間電子傳遞過程及調控 332.4.1 電極電勢調控微生物/電極間電子傳遞過程 332.4.2 電極修飾強化微生物/電極間電子傳遞過程 352.4.3 MWCNT強化微生物/電極間電子傳遞過程 382.4.4 碳量子點強化微生物/電極間電子傳遞過程 452.5 種間電子傳遞過程強化 532.5.1 微生物種間電子傳遞過程強化 532.5.2 MWCNT強化種間電子傳遞過程 552.5.3 活性污泥生物炭強化種間電子傳遞過程 602.6 小結 72參考文獻 73第3章 微生物電化學系統陽極材料 863.1 MES系統陽極材料選擇原則 863.1.1 陽極材料的生物相容性 873.1.2 陽極材料的導電性 873.1.3 陽極材料的成本分析 883.2 金屬陽極材料 883.3 碳基體陽極材料 903.3.1 平面碳基體材料 903.3.2 立體碳材料 913.3.3 三維蜂巢結構陽極材料 923.4 陽極材料的預處理及表面修飾 923.4.1 陽極材料的預處理 933.4.2 陽極材料的表面修飾 1033.5 納米陽極材料 1053.5.1 碳納米陽極材料 1053.5.2 納米聚合物和納米金屬修飾陽極材料 1073.6 本章小結 108參考文獻 109第4章 微生物電化學系統陰極材料 1154.1 氧還原陰極結構與影響因素 1154.1.1 陰極結構及制備方法 1164.1.2 催化層 1174.1.3 集流體 1194.1.4 基體層 1224.1.5 擴散層 1234.2 高電容碳氧還原催化劑 1234.2.1 高電容碳粉陰極的MFC性能 1244.2.2 高電容碳粉與Pt/C混合的催化效果 1244.2.3 高電容陰極與Pt/C陰極的對比 1244.3 摻氮碳粉氧還原催化劑 1254.3.1 摻氮碳粉氧還原催化劑的制備 1254.3.2 摻氮碳粉催化活性影響因素 1264.3.3 摻氮碳粉氧還原催化劑的穩定性研究 1284.4 氮/微量鐵共摻雜碳催化劑 1294.4.1 氮/微量鐵共摻雜碳催化劑的微觀結構和組成 1304.4.2 氮/微量鐵共摻雜碳催化劑的氧還原催化活性 1304.4.3 氮/微量鐵共摻雜碳催化劑在MFC中的產能活性 1304.5 輥壓活性炭空氣陰極制備及效能研究 1314.5.1 輥壓活性炭空氣陰極的制備方法 1314.5.2 輥壓陰極結構優化與氧還原效能 1324.5.3 輥壓活性炭空氣陰極長期運行穩定性 1334.6 輥壓活性炭空氣陰極催化層孔隙結構優化 1344.6.1 催化層孔隙結構調控與制備 1354.6.2 催化層孔隙結構對陰極氧還原效能的影響 1364.6.3 不同孔隙結構陰極MFC產電性能評價 1384.6.4 多孔電極穩定性能評價 1384.7 小結 138參考文獻 139第5章 生物陰極MES與效能分析 1445.1 生物陰極研究進展 1445.1.1 生物陰極的概念 1445.1.2 生物陰極MES研究進展 1455.2 生物陰極類型 1465.2.1 氧還原生物陰極 1465.2.2 無機鹽呼吸型生物陰極 1505.2.3 重金屬還原生物陰極 1545.2.4 生物合成型生物陰極 1545.3 氧還原生物陰極氧氣利用效率研究 1555.3.1 生物陰極氧氣利用效率 1555.3.2 陰極載體疏水化處理提高氧氣利用率 1585.4 硝化型生物陰極系統構建與效能 1615.4.1 硝化型生物陰極的啟動 1625.4.2 硝化型生物陰極的電化學特性 1635.4.3 硝化型生物陰極的氧還原反應和硝化反應 1655.5 總結 167參考文獻 168第6章 有機物在微生物電化學系統內轉化與過程分析 1736.1 單一有機物在MFC中的轉化 1746.1.1 葡萄糖在MFC中的轉化過程分析 1756.1.2 五碳糖為底物的產電過程 1766.1.3 氨基酸在MFC中的轉化 1776.1.4 呼吸鏈抑制劑對微生物燃料電池中底物轉化的影響 1836.2 生活污水在MFC中的降解轉化 1886.2.1 生活污水MFC啟動 1886.2.2 生活污水MFC電化學特性 1896.2.3 COD去除效率及庫侖效率 1896.3 啤酒廢水在微生物燃料電池中降解及產電 1916.3.1 立方體MFC的接種和啟動 1926.3.2 溫度對啤酒廢水MFC性能的影響規律 1936.3.3 啤酒廢水濃度對MFC性能的影響規律 1956.3.4 緩沖液強度對啤酒廢水MFC性能的影響規律 1966.4 秸稈纖維素類物質在瓶式MFC中的降解與轉化過程分析 1976.4.1 纖維素降解菌在MFC中轉化秸稈產電的可行性分析 1986.4.2 纖維素降解菌與產電菌聯合對秸稈類纖維素轉化 1986.4.3 H-C與產電菌聯合固體秸稈轉化過程分析 1996.5 秸稈青儲液在MFC中的轉化 2026.5.1 青貯秸稈水洗液為底物的反應器性能 2036.5.2 青貯秸稈直接為底物的反應器產電能力 2056.6 尿液在微生物電化學系統中降解及產電 2066.6.1 水解尿液中高氨氮對MFC性能的影響 2076.6.2 MFC與氮氣吹脫組合去除尿液水解產生的氨氮 2086.7 小結 212參考文獻 213第7章 微生物電化學脫鹽池 2187.1 微生物脫鹽研究進展 2197.2 微生物脫鹽池系統簡介 2207.2.1 普通三室MDC反應器 2207.2.2 堆棧式MDC反應器 2207.3 影響MDC性能的關鍵因素 2217.3.1 pH及鹽度變化對MDC性能的影響 2217.3.2 離子交換膜的膜污染問題 2227.3.3 反應器內阻對MDC性能的影響 2237.4 微生物脫鹽燃料電池構型發展 2247.4.1 內循環rMDC反應器 2247.4.2 連續流MDC反應器的構建 2287.4.3 微生物電容脫鹽燃料電池 2317.4.4 微生物脫鹽燃料電池與電去離子技術耦合 2337.4.5 微生物脫鹽池與正滲透的耦合 2337.4.6 微生物脫鹽池與微生物電解池的耦合 2347.4.7 微生物脫鹽池與電滲析的耦合 2357.5 MDC功能擴展去除水中重金屬 2367.6 MDC系統放大 2397.7 小結 240參考文獻 241第8章 應用MES技術的資源/能源回收 2448.1 基于MES原理的廢水處理產氫 2458.1.1 MES產氫原理 2458.1.2 MES產氫底物研究與發展現狀 2468.2 基于MES原理的產甲烷過程 2478.2.1 MES產甲烷研究與發展現狀 2478.2.2 MES產甲烷系統關鍵影響因素 2488.3 電能原位利用回收水中單質硫 2518.3.1 兩段式硫回收MEC 2518.3.2 MEC零能耗的硫化物去除及單質硫回收 2568.4 微生物電化學系統碳捕獲實現CO2固定 2608.4.1 微生物碳捕獲電池技術用于CO2捕獲原理與進展 2608.4.2 微生物反向電滲析電解池用于CO2還原研究進展 2688.5 基于MES原理的重金屬回收 2768.5.1 微生物電化學重金屬電沉積系統 2778.5.2 微生物電化學重金屬沉淀系統 2868.6 小結 296參考文獻 297第9章 水處理微生物電化學系統構建與效能 3029.1 用于水處理的MES研究進展 3049.1.1 水處理微生物電化學系統基本構型 3049.1.2 與膜生物反應器耦合微生物電化學系統 3069.1.3 與厭氧反應器耦合微生物電化學系統 3079.2 折流板微生物電化學系統（ABMES） 3099.2.1 ABMES系統的設計與構建 3109.2.2 ABMES系統的馴化與工藝運行影響因素 3129.2.3 ABMES系統實際廢水處理效能 3149.3 連續攪拌微生物電化學系統（CSMES） 3189.3.1 CSMES系統設計與構建 3199.3.2 CSMES接種與啟動 3209.3.3 CSMES影響因素與效能 3209.3.4 CSMES處理啤酒廢水效能研究 3219.3.5 CSMES微生物群落解析 3239.4 微生物太陽能電化學系統設計與效能 3279.4.1 光合作用在微生物電化學系統陽極的應用 3279.4.2 光合作用在微生物電化學系統陰極的應用 3299.4.3 光催化材料在微生物電化學系統中的應用 3299.5 能量自持運行系統設計與運行 3349.5.1 污水中蘊含能量分析 3349.5.2 基于自持能量運行的污水處理系統研究進展 3359.5.3 能量存儲方式與電路設計 3369.5.4 系統運行影響因素 3379.6 小結 338參考文獻 338第10章 系統放大關鍵技術與放大系統運行效能 34510.1 微生物電化學系統構型進展和演化 34510.1.1 H型構型 34510.1.2 水平分層構型 34710.1.3 管狀構型 34910.1.4 平板式構型 35110.2 現有構型的放大潛力和缺陷分析 35310.2.1 “H”構型 35310.2.2 水平分層結構 35310.2.3 管狀構型 35410.2.4 平板式構型 35510.3 大型化系統標準化的評價方法 35610.3.1 能量效率和庫侖效率 35610.3.2 MES作為產能單元的其他評價參數 35810.4 平推流平板式MES的構建與運行 36110.4.1 平推流放大系統的結構設計 36210.4.2 SHMES的能量輸出性能 36410.4.3 SHMES污染物去除性能 36810.4.4 尺寸效應和放大化MES的基本特征 36910.4.5 大型化過程中影響因素總結 37110.5 電極分置的插入式MES構建和運行 37210.5.1 電極分置的插入式構型設計 37310.5.2 單模塊系統的接種和馴化 37510.5.3 支撐體結構對空氣陰極性能的影響 37710.5.4 單模塊系統污水處理和能量回收性能 37910.5.5 插入式構型對比優勢和能量輸出性能評價 38310.6 多模塊插入式MES構建和運行 38610.6.1 多模塊堆棧系統、聯接模式和電極組合形式設計 38610.6.2 多模塊堆棧系統運行和模塊間聯接方式 38810.6.3 聯接模式對污水處理性能的影響 39010.6.4 聯接模式和電極組合方式對系統能量輸出性能的影響 39210.6.5 電極組合方式對陽極電子傳遞性能的影響 39710.6.6 多模塊MES堆棧系統*優運行模式 40010.7 小結 401參考文獻 402第11章 沉積物微生物電化學系統與效能 40811.1 水環境水生態主要修復技術 40811.1.1 物理/化學修復法 40811.1.2 生物修復法 40911.2 沉積物微生物電化學系統結構與發展 41011.2.1 沉積物微生物電化學系統分類 41111.2.2 提高SMES效能的方法 41211.3 空氣陰極SMES系統構建及水體/沉積物修復效能 41411.3.1 空氣陰極SMES水體修復效能 41411.3.2 空氣陰極SMES系統水體/沉積物修復效能 41711.4 生物陰極SMES系統構建及水體/沉積物修復效能 42111.4.1 生物陰極SMES系統構建 42111.4.2 生物陰極沉積物微生物電化學系統效能 42211.4.3 生物陰極SMES污染物去除效能 42311.5 沉水植物耦合沉積物微生物電化學系統與效能 42411.5.1 沉水植物強化電化學性能 42411.5.2 沉水植物強化污染物去除轉化 42511.5.3 沉水植物強化微生物富集 42911.6 挺水植物耦合沉積物微生物電化學系統效能 43211.6.1 系統構建 43211.6.2 植物PBES運行效能 43211.6.3 中試放大系統及實際污水處理效能 43711.7 總結 441參考文獻 442第12章 有機污染土壤修復及效能分析 44512.1 土壤MER的原理與功能分析 44512.2 土壤MER的常見構型 44712.3 土壤MER的影響因素 44912.3.1 土壤MER的構型 44912.3.2 土壤MER的電極材料 45012.3.3 土壤的電導性 45212.3.4 土壤中物質傳質 45312.3.5 土壤中的微生物 45512.3.6 其他因素 45612.4 土壤MER的降解過程與能量釋放過程分析 45812.4.1 模式底物苯酚的降解 45812.4.2 石油烴類的降解 45812.4.3 農藥及其他有機物的降解 460參考文獻 461