能源一直是人类赖以生存和发展的物质基础,但是大量的消耗化石燃料必定会带来一系列的环境问题。那么寻找一种高效且清洁环保的新能源替代传统的化石能源将是今后能源发展的走向。生物质能源是一种丰富的可再生的资源,但目前利用率很低不到5%。作为生物质能源的一种,微生物燃料电池是一种将化学能转化为电能的新技术,该技术不仅操作条件温和而且“燃料”来源广泛,更重要的是它高效、无污染,安全性高,连续性好,具有广阔的发展前景,近年来己经成为国际研究的热点。焦化废水是一种高毒性,难降解的工业废水,其中富含大量的酚类、氨氮类、硫化物等污染物。由于我国工业发展的现状产生大量的焦化废水等有毒难降解的工业废水,这对环境造成了很大的压力,如何处理这些工业废水已是一大工业难题。传统的废水处理方式不仅给企业带来经济压力而且易产生二次污染物。MFC处理废水不但具有生物法处理废水的高效性,而且它可以将废水中的化学能转化为电能,将MFC转MEC可以实现能源充分利用,再将电能转化为清洁的氢能,具有潜在的经济效益。本文采用微生物燃料电池技术,以焦化废水菌作为生物催化剂分别降解苯酚、氨氮及硫化物及对比其产电性能,并通过16S rRNA测序分析对比筛选出的三类产电菌的差异。以焦化废水菌作为生物催化剂分别降解苯酚、氨氮及硫化物主要结论如下:先以葡萄糖为基质驯化,待生成成熟的生物膜时,更换基质为葡萄糖和氨氮(苯酚、硫化物),按照一定的梯度在线驯化。最终更换为纯的毒性物质驯化经驯化后抗毒性产电菌分别得到了筛选,三电池的输出功率又逐渐增强最终稳定时的最大功率分别为:697mW/m~2(1868 mA/m~2),324 mW/m~2(579 mA/m~2),1215 mW/m~2(3470 mA/m~2)。通过循环伏安发测试比对知氨氮MFC、苯酚MFC均有氧化还原峰而硫化物MFC没有氧化还原峰的出现,图形呈树叶状。这可能是氨氮MFC、苯酚MFC分别筛选出各自的优势菌自身可以产生中间体,通过中间体达到电子传递的效果;硫化物MFC没有产生中间体。通过阻抗对比得三组电池最终内阻分别为:168.55Ω、425.49Ω、89.39Ω,硫化物MFC内阻较小。计时电流图中硫化物MFC稳定时电流较大,氨氮MFC、苯酚MFC较低。从塔菲尔分析可以得出交换电流密度大小依次为:硫化物MFC、氨氮MFC、苯酚MFC。经宏基因组16S rRNA测序分析得出:氯化铵MFC阳极碳毡主要产电菌为:假单胞菌、梭菌、叶杆菌;苯酚MFC阳极碳毡主要产电菌为:丛毛单胞菌、红环菌、黄杆菌;硫化物MFC阳极碳毡主要产电菌为:芽孢杆菌、布鲁氏菌。由此看出杆菌是一种有效的产电菌,具有较强的抗毒性。以焦化废水菌作为生物催化剂进行MEC产氢,研究在外接0.5V、0.7V、0.9V电压下电解产氢性能的对比,同时对比MEC阳极细菌和原焦化废水菌的差异。以焦化废水菌作为生物催化剂进行MEC产氢,主要结论如下:.实验对MEC分别采用外接0.5V、0.7V、0.9V电压,对比产氢性能,发现0.5V电压下可以产氢但产氢量较小;0.7V、0.9V电压下可以有效的产氢,与理论电解水最小电压1.23V相比得到了很大的改善。0.5V、0.7V电压下都会产生一定量的甲烷气,而0.9V下基本没有甲烷气,这说明0.9V电压可以抑制甲烷气的产生。通过宏基因组16S rRNA测序分析以及SEM分析可以发现经MEC驯化之后筛选出大量的米粒状首尾相接的电缆细菌,该细菌属于Desulfobulbaceae细菌家族,此类细菌可以利用氧气和硫化物代谢产电。