| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第15-34页 |
| 1.1 课题来源 | 第15页 |
| 1.2 厌氧消化过程的研究背景及意义 | 第15-16页 |
| 1.2.1 水处理的能耗分析 | 第15页 |
| 1.2.2 水处理过程能源转化及利用 | 第15-16页 |
| 1.3 厌氧消化系统的微生物群落及机理 | 第16-19页 |
| 1.3.1 厌氧消化系统中厌氧微生物食物链 | 第16页 |
| 1.3.2 厌氧消化系统中的甲烷菌及其作用分析 | 第16-19页 |
| 1.3.3 乙酸型甲烷菌和嗜氢甲烷菌的功能差异 | 第19页 |
| 1.4 甲烷菌代谢路径 | 第19-26页 |
| 1.4.1 典型产甲烷代谢路径 | 第19-20页 |
| 1.4.2 嗜氢甲烷菌产甲烷代谢路径 | 第20-22页 |
| 1.4.3 甲基产甲烷途径 | 第22-23页 |
| 1.4.4 胞外电子传递驱动的产甲烷过程 | 第23-26页 |
| 1.5 胞外电子传递强化厌氧产甲烷过程 | 第26-29页 |
| 1.5.1 导电介体强化厌氧产甲烷过程 | 第26-28页 |
| 1.5.2 外电压驱动的厌氧产甲烷过程 | 第28-29页 |
| 1.6 胞外电子传递驱动产甲烷过程强化与调控 | 第29-32页 |
| 1.6.1 材料改进对胞外电子传递路径强化作用 | 第29-30页 |
| 1.6.2 群体感应对胞外电子传递路径的调控作用 | 第30-32页 |
| 1.7 本研究主要内容及技术路线 | 第32-34页 |
| 1.7.1 主要研究内容 | 第33页 |
| 1.7.2 技术路线 | 第33-34页 |
| 第2章 实验材料与方法 | 第34-48页 |
| 2.1 实验装置及材料 | 第34-35页 |
| 2.1.1 微生物电解反应器 | 第34页 |
| 2.1.2 强化型厌氧生物反应器装置 | 第34-35页 |
| 2.1.3 剩余污泥来源及性质 | 第35页 |
| 2.2 新型电极材料的制备 | 第35-36页 |
| 2.2.1 石墨烯修饰泡沫镍复合材料的制备 | 第35-36页 |
| 2.2.2 磷化镍的制备 | 第36页 |
| 2.3 微生物群落分析 | 第36-42页 |
| 2.3.1 微生物取样 | 第36-37页 |
| 2.3.2 微生物DNA的提取 | 第37页 |
| 2.3.3 微生物DNA的扩增及测序 | 第37-38页 |
| 2.3.4 荧光定量PCR分析 | 第38页 |
| 2.3.5 DNA探针荧光原位杂交实验 | 第38-40页 |
| 2.3.6 高通量测序分析 | 第40-42页 |
| 2.4 电化学分析 | 第42-43页 |
| 2.4.1 电流-电势曲线 | 第42页 |
| 2.4.2 电化学阻抗分析 | 第42页 |
| 2.4.3 塔菲尔曲线 | 第42-43页 |
| 2.4.4 电化学活性面积 | 第43页 |
| 2.4.5 TOF计算 | 第43页 |
| 2.5 化学分析检测方法 | 第43-44页 |
| 2.5.1 水质化学分析检测方法 | 第43-44页 |
| 2.5.2 气体成分分析检测方法 | 第44页 |
| 2.6 材料特性分析 | 第44-45页 |
| 2.6.1 材料晶体结构分析 | 第44-45页 |
| 2.6.2 材料的形貌分析 | 第45页 |
| 2.6.3 XPS分析 | 第45页 |
| 2.7 微电极分析方法 | 第45-46页 |
| 2.7.1 pH微电极测定方法 | 第45页 |
| 2.7.2 氢气微电极测定方法 | 第45-46页 |
| 2.8 计算方法 | 第46-48页 |
| 第3章 胞外电子传递路径强化对厌氧消化反应器产甲烷效能及微生物群落结构的影响 | 第48-63页 |
| 3.1 引言 | 第48页 |
| 3.2 胞外电子传递路径强化对厌氧消化反应器效能的影响 | 第48-54页 |
| 3.2.1 产甲烷效能分析 | 第48-49页 |
| 3.2.2 碳源转化分析 | 第49-53页 |
| 3.2.3 能量效率分析 | 第53-54页 |
| 3.3 胞外电子传递路径强化对厌氧消化反应器微生物群落结构的影响 | 第54-62页 |
| 3.3.1 微生物群落多样性的变化分析 | 第54页 |
| 3.3.2 阴阳极功能微生物的定向富集作用解析 | 第54-57页 |
| 3.3.3 空间结构上微生物群落差异分析 | 第57-59页 |
| 3.3.4 产甲烷路径解析 | 第59-62页 |
| 3.4 本章小结 | 第62-63页 |
| 第4章 胞外电子传递驱动形成的阴极生物膜特征解析 | 第63-85页 |
| 4.1 引言 | 第63页 |
| 4.2 阴极生物膜关键参数测定 | 第63-69页 |
| 4.2.1 反应器的产甲烷效能分析 | 第63-66页 |
| 4.2.2 阴极生物膜微环境下pH值测定 | 第66-67页 |
| 4.2.3 阴极生物膜微环境下氢气浓度测定 | 第67-69页 |
| 4.2.4 阴极生物膜微环境下碳源测定 | 第69页 |
| 4.3 阴极生物膜产甲烷菌群落结构解析 | 第69-79页 |
| 4.3.1 阴极生物膜产甲烷菌分布 | 第69-70页 |
| 4.3.2 阴极生物膜微生物群落结构解析 | 第70-71页 |
| 4.3.3 阴极生物膜产甲烷菌群落结构解析 | 第71-78页 |
| 4.3.4 阴极生物膜内产甲烷菌定量分析 | 第78-79页 |
| 4.4 阴极生物膜产甲烷电子介体解析 | 第79-84页 |
| 4.4.1 阴极生物膜电化学响应分析 | 第79-81页 |
| 4.4.2 最大氢气浓度衰减规律分析 | 第81-82页 |
| 4.4.3 阴极生物膜内氢气作为电子介体的证明分析 | 第82-84页 |
| 4.5 本章小结 | 第84-85页 |
| 第5章 基于阴极材料改性和生物膜群落调控强化胞外电子传递效率 | 第85-117页 |
| 5.1 引言 | 第85-86页 |
| 5.2 石墨烯修饰泡沫镍强化胞外电子传递效率研究 | 第86-92页 |
| 5.2.1 石墨烯修饰泡沫镍复合材料形貌表征 | 第86-88页 |
| 5.2.2 石墨烯修饰泡沫镍复合材料强化电子传递速率的表征分析 | 第88-90页 |
| 5.2.3 石墨烯修饰泡沫镍复合材料对电子回收效率的影响分析 | 第90-92页 |
| 5.3 磷化泡沫镍强化胞外电子传递效率的研究 | 第92-103页 |
| 5.3.1 磷化镍的表面及晶体结构表征 | 第92-95页 |
| 5.3.2 磷化镍强化电子传递动力学表征 | 第95-100页 |
| 5.3.3 磷化镍强化电子传递速率及回收效率分析 | 第100-102页 |
| 5.3.4 磷化镍稳定性及经济性分析 | 第102-103页 |
| 5.4 信号分子强化胞外电子传递效率研究 | 第103-115页 |
| 5.4.1 不同碳链信号分子筛选 | 第103-107页 |
| 5.4.2 特定信号分子强化电子传递效率作用及其机制 | 第107-115页 |
| 5.5 本章小结 | 第115-117页 |
| 结论 | 第117-119页 |
| 参考文献 | 第119-134页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 | 第134-136页 |
| 致谢 | 第136-137页 |
| 个人简历 | 第137页 |
