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本论文围绕着在实际运用中，微生物燃料电池的效率不高的影响因素：微生物对底物的氧化速度慢、电子传递速率小、电池内阻大、氧气的供给和阴极过高的活化过电位等，用钒化合物进行了微生物燃料电池的催化；微生物燃料电池的装置复杂，不易操作，不容易放大等因素，设计了上升流微生物燃料电池，降低了内阻，对微生物燃料电池处理污水产电进行了初步研究。
为了研究钒化合物的生物效应，选用微生物在含NaVO3培养基中培养，考察了Rhodoferax ferrireducens菌在还原NaVO3五价钒过程中葡萄糖、生物量、pH值和达到最佳还原率时间，实验结果表明培养基中NaVO3浓度为5mmol/L时五价钒还原率较高，还原率达到75.35％，还原过程时间在6天左右，适于微生物生长的最佳NaVO3生存浓度为4mmol/L，菌浓OD值达到36.96mg/mL。
在微生物燃料电池的优化实验中，最佳输出功率下对微生物燃料电池进行催化实验。由最大输出功率可知微生物燃料电池的内阻为510Ω，充放电实验表明微生物燃料电池的循环性能良好；没有催化作用下，输出电流最大可达0.309 mA，但是以4mmol/L的NaVO3进行阳极催化，加快了微生物对葡萄糖的转运速率，输出电流可达0.581mA。阴极K3[VO(O2)2(OOC-COO)](KVC)催化的最佳浓度为25mmol/L，最大输出电流能够达到0.949mA，并在阴阳两极同时催化时，最大输出电流达到1.06mA。
在上述实验的基础上构建了上升流微生物燃料电池，初步考察了上升流微生物燃料电池的影响因素。上升流微生物燃料电池内阻为96Ω，用于处理COD为864mg/mL的人造污水，进样量的大小对微生物燃料电池的输出电流有影响：进样量为16mL/h时，输出电流为0.325mA，COD去除率为33.2％，进样量为8mL/h时，输出电流为0.248mA，COD去除率为42.4％；在处理含糖废水时，对微生物燃料电池的阴极通氧气和改变阴阳两极之间的距离都可以改变微生物燃料电池的输出电压，通气导致了微生物燃料电池输出电流增大0.04mA，电池阴阳极之间距离变为10cm使电池的内阻降低10Ω，由于氧气渗透的影响导致输出电流随之降低0.06mA。