研究和评论:生态学和环雷竞技苹果下载境科学》杂志上
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ISSN: 2347 - 7830
+ 44-7723-59-83581Adeleke大学微生物系点250 B,埃德,Osun状态,尼日利亚
2科学学院微生物系联邦工业大学阿库雷点704年,阿库雷,帕斯州,尼日利亚
收到日期:08/02/2019;接受日期:04/03/2019;发表日期:08/03/2019
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由于快速枯竭的化石燃料为基础的能源成本不断增加,有显著的重点转向可再生技术几十年来。能力生成的权力使用双室微生物燃料电池的泥浆在不同深度沉积物从河Ogbese了12天。地表水深度,深度0厘米,深度50厘米,深度100厘米和150厘米深度。微生物种群和识别测定使用标准微生物技术和沉积物的理化参数也确定。电流、电压和电阻测定使用万用表和数据计算功率和电流密度。微生物种群更丰富的比低深度上深度的沉积物,沉积物细菌种群的数量范围从0.4 10 6到2.3的纯(cfu /毫升)和真菌数量的范围从0.2到0.7(纯的纯(学院/毫升)。真菌生长不存在深度100厘米和150厘米。观察到的数据范围从0.02到2.17 (mA), 27 - 800 (V), 0.0到0.24 (W), 18 - 4357(安培/ m2)和0.097 - 9.76(Ω)分别为电流,电压,功率,电流密度读数和电阻。泥浆的生理分析显示,不同深度沉积物pH值较低,低有机碳、低电离电位、高导电性、高盐度。所有河流沉积物深度的能力与高电阻率建立了发电。
权力、双室微生物燃料电池,微生物
已经进行了很多研究和技术进步在该地区可再生能源和技术。这是由于迅速枯竭的化石燃料为基础的能源成本不断增加,比如石油。上的不可持续性和高成本,这也是一个主要原因大气中的温室气体(GHG)有重大环境影响。有显著的重点转向可再生能源技术几十年来(1]。另一个潜在的可再生能源,已重新在近代随着现代科技开始适应并探索其可能性;利用细菌的产生。微生物燃料电池(mfc电池)促进这个过程,获得了很多的关注最近的模式将有机物转化为电能(2]。它利用庞大的微生物分解底物等地发现的废水、污泥、海底沉积物和其他丰富的细菌生长的地方。利用微生物作为催化剂在燃料电池的概念探讨了早在1970年代初。“然而,直到最近与一个增强微生物燃料电池输出功率已经发展为实际应用提供可能的机会(3]。mfc电池有许多潜在的应用,如发电、bio-hydrogen生产、废水处理和生物传感器4- - - - - -6]。微生物燃料电池(mfc电池)电化学设备,使用氧化燃料的微生物的代谢活动,生成当前的通过直接或介导的电子转移电极(3,7]。设备包括一个阳极室,阴极室,电极,质子交换膜和外部电路。MFC可生物降解底物直接转化为电(7]。阳极的细菌和厌氧环境中的有机物质。阴极导电盐水溶液在双室式MFC或空气如果是单室。细菌产生的质子和电子有机底物转化成能源。这种能量和存储使用微生物的增长。直接电子转移到阳极电极(mediator-less设置)和阴极电极通过铜线或导电材料。质子通过离子交换膜阴极室产生水的还原过程是氢的转移(8]。
并不是所有的细菌物种能够直接电子转移;因此使用人造化学物质如“硫堇、腐殖酸、中性红、甲基蓝,和甲基紫罗碱”是必需的。这些被称为氧化还原介质。根据洛根(9,细菌生长在阳极氧化物质和释放电子分解底物。一些细菌生物膜需要exoelectrogenic为了有效的电子转移到电子受体而一些中介的直接电子转移而不需要。阴极用空气或提供另一种培养液为反应提供溶解氧的电子通过外部电路,质子和氧气在阴极,完成电路和生产权力(10]。
mfc电池在氢燃料电池的主要优势,然而,电力生产的mfc电池目前主要是由于有限高的内部阻力或阴极反应的效率和可行性的扩大mfc电池被膜的高成本限制。通过适当的优化生产的建筑或合适的存储能量,微生物燃料电池能够权力范围广泛的广泛使用的设备:例如,能量存储在外部存储设备(如电容器)和分发这些能量间歇性爆发的高功率在需要的时候(11,12)、电力环境参数监测传感器在不同的时间间隔,而不是不断地(13),为植入式医疗设备提供电力放置在人体大肠利用肠内容(14)、电力设备放置在海底或水下环境(15]。本研究的目的和目标,因此,是微生物的决心人口和鉴定微生物在不同深度的泥沉积物,沉积物生成的可见性力量和决心的pH值、有机碳、电导率、电离势和盐度的沉积物。
样品收集
富泥样品收集在河河Ogbese树皮在不同深度(泥表面水、泥浆表面深度50厘米,100厘米,深度和深度150厘米)使用土钻到无菌容器和运输在一个冰袋。
微生物、理化分析
微生物种群和鉴定确定为每个样本(泥表面水、泥浆表面深度50厘米,100厘米,深度和深度150厘米)和控制(土壤样本的区域靠近河)。的微生物主要是细菌、真菌和酵母分离用营养琼脂,溴棕三甲铵琼脂,甘露醇盐琼脂,Salmonella-Shigella琼脂,MacConkey琼脂,伊红甲基蓝和马铃薯葡萄糖琼脂。生化的参数确定的pH值,电离势、盐度、有机和矿物。
微生物燃料电池结构
电极,阴极室和阳极室:表面消毒用碳电极阴极和阳极室和紧密固定铜线和淹没到每个室。的阴极和阳极室微生物燃料室1.5升塑料瓶子的清洗with70%乙醇表面在使用前灭菌。
盐桥:盐桥施工中使用的PVC管尺寸的5厘米长度和直径2厘米,盐桥溶液是由溶解1 m氯化钠3%的琼脂。混合的解决方案是首先受到热,在返回给一个明确的解决方案的琼脂糖和盐涌入的PVC管密封好,并保持在25°C 2小时固化。
电路组装:电路的组装完成。底物(泥沉积物),在阳极室保持在厌氧条件下,阴极室,有氧条件包含盐溶液的维护。每个阴极和阳极室被盐桥连接在一起后用环氧树脂胶密封好。阴极室吃饱了1 L氯化钠溶液和阳极1 L解决泥浆为不同深度沉积物每个(泥表面水、泥浆表面深度50厘米,深度100厘米和150厘米深度)占六MFC室。每个室由盐桥连接内部和外部电路与电线被加入到两个电极的两端由另一个两端和万用表。电压,电流,电阻产生的燃料细胞用万用表测量(图1和图2)。
图1所示。MFC系统设置的图。
图2。双室MFC的设置。
结果和讨论
的细菌和真菌种群的泥河Ogbese沉积物在不同深度了图3和图4。这是观察到细菌数量范围从0.04十5到2.3十5(cfu /毫升)和真菌数量范围从0.2十5到0.7十5(学院/毫升)。100厘米和150厘米深度最低0.04十的细菌数5(cfu /毫升),而泥浆表面数最高的2.3十5(图3)。没有增长在100厘米和150厘米深度真菌人口而真菌数最高0.7十5观察(学院/毫升)的控制(图4)。
图3。细菌数量的泥河Ogbese沉积物在不同深度。OGC-Ogbese控制,OGS-Ogbese泥表面,OGW Ogbese地表水,OG50-Ogbese 50厘米深度,OG100-Ogbese 100厘米深度,OG150-Ogbese 150厘米深度。
图4。泥河Ogbese沉积物的真菌数量变化的深度。OGC-Ogbese控制,OGS-Ogbese泥表面,OGW-Ogbese地表水,OG50-Ogbese 50厘米深度,OG100-Ogbese 100厘米深度,OG150-Ogbese 150厘米深度。
微生物从泥浆沉淀分离了表1,十九微生物被孤立在泥的不同深度沉积物和控制。
电流、电压、功率、电流密度和阻力在不同深度形成河Ogbese生成了12天(图5 - 8)。电流、电压、功率和电流密度之间的读数观察高2th到10th实验和11到12天最低读数。观察到的数据范围从0.02到2.17 (mA), 27 - 800 (V), 0.0到0.24 (W), 18 - 4357(安培/ m20.097)和9.76(欧姆)分别为电流,电压,功率,电流密度读数和阻力。
| 深度 | 细菌 | 真菌 |
|---|---|---|
| 控制 | 芽孢杆菌sp和大肠杆菌, | 根霉nigricans和黑曲霉 |
| 地表水 | 葡萄球菌epidermidis,沙门氏菌sp,克雷伯氏菌sp,普罗透斯sp,大肠杆菌,链球菌sp,志贺氏杆菌sp | 根霉sp,毛霉菌sp,青霉菌 |
| 泥浆表面 | 沙门氏菌sp,铜绿假单胞菌,微球菌危害,表皮葡萄球菌和Lactococcussp | 镰刀菌素sp,木霉属sp,枝孢属sp |
| 深度50厘米 | 大肠杆菌,葡萄球菌epidermidis,假单胞菌绿脓杆菌,芽孢杆菌sp和普罗透斯sp | 根霉sp和曲霉属真菌sp |
| 深度100厘米 | 表皮葡萄球菌,微球菌危害 | 不愿意 |
| 深度150厘米 | 表皮葡萄球菌,微球菌危害 | 不愿意 |
表1。微生物分离出泥河Ogbese沉积物。
图5。目前从河Ogbese生成在不同的深度。
图6。电压从河Ogbese生成在不同的深度。
图7。在不同深度河Ogbese所产生的电能。
图8。在不同深度河Ogbese产生的电流密度。
最高的2.17 (mA)是目前观察到的表面水3理查德·道金斯在1日和1.7 (mA)圣的一天。目前最低的是观察整个实验在深度0厘米,深度50厘米,深度150厘米。800 V的电压读数最高5日在地表水和深度得到100厘米和760 V的读数10th天,最低0厘米深度阅读27 V的11th的一天。功率和电流密度最高读数为0.24 (W)和4357年(安培/ m2)获得在地表水7th其次是0.097 (W)和1563年(安培/ m2在深度150厘米)3理查德·道金斯目前的一代。深度0厘米,深度50厘米,深度100厘米最低的功率和电流密度读数记录所有通过实验(图5 - 8)。0厘米深度和深度100厘米记录最高的9.76和9.34Ω阻力在6th和7th观察天分别在低电阻的地表水,50厘米深度和深度150厘米(图9)。
图9。阻力来自河Ogbese在不同深度。
泥浆的生理分析显示,不同深度沉积物pH值较低,低有机碳、低电离电位、高导电性和高盐度(图10)。pH值范围从4.72到7.52,电导率范围从56 - 344(μS),沉积物的电离电位范围从46到4(兆电子伏),盐度范围从218 - 15 (ppm)和有机碳范围从3.12到1.08 (%)。深度0厘米导电率最高的344(μS)和最低66(μS)深度150厘米。深度50厘米的电离势最高46(兆电子伏)和地表水的最低4(兆电子伏)。深度0厘米盐度最高的218 (ppm)和地表水的最低15 (ppm)。
图10。pH、电导率、电离作用潜力,盐度和河流有机碳在不同深度Ogbese。PH-PH、CON-Conductivity ION-Ionisation潜力,SA-Salinity, OC-Organic碳。
河的上游深度Ogbese可能比低深处富含有机物质可能导致高微生物种群观察到深度上游Ogbese和低人口较低的深度(图3和图4)。更高的电流、电压、功率和电流密度通常观察到2之间nd天8th天的电流通常是一个指示泥土沉积物中的微生物在指数增长阶段(图5 - 8)。地表水记录最高的电流、电压、功率和电流密度,这可能归因于它有较高的细菌和真菌人口比其他深度(16]。不同深度的电阻读数非常高,可能导致低电流和电压产生,因为根据欧姆定律,当阻力增加当前的减少。用于生产电子的能量也仍相对较低,因为大多数的能量用于细胞生长。公园(这是证明了这一点17]在休息阶段表明,细菌细胞可以产生更多的电子相比,细菌增长。
各种样品的pH值是微酸性至中性pH值是好的细菌茁壮成长,沉积物中有机碳的存在表明它的有机物质。电导率和电离势的沉积物也是一个诏示沉积物生成电流和电压的能力。
