Біотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементі

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКузьмінський, Євгеній Васильович
dc.contributor.authorКолтишева, Діна Сергіївна
dc.date.accessioned2020-05-26T11:24:34Z
dc.date.available2020-05-26T11:24:34Z
dc.date.issued2020-05
dc.description.abstractenThe relevance of the work is dued to the fact that today a large number of industrial facilities run on non-renewable energy sources and produce large amounts of waste, in the form of solid industrial waste, wastewater, smoke, carbon dioxide and other oxides that pollute environment.The possibility of simultaneous reduction of waste and generation of electricity or energy with the help of microbial fuel cells is considered. Therefore, the aim of the work was to determine the biotechnological parameters of biofilm formation in a microbial fuel cell. The objectives of the study were: 1) To analyze the current state of development and characterize microbial fuel cells as devices for obtaining electricity, determine the mechanisms of transmission of charged particles using biofilm on the electrodes, evaluate the possibility of using microalgae in biofuel cells with biocathodes; 2) To develop a laboratory microbial fuel cell for the study of biotechnological parameters of biofilm formation; 3) To study the formation of a biofilm at the anode by measuring the electrochemical characteristics and changes in chemical oxygen demand (COD), to calculate the Coulomb efficiency of the substrate bioelectrochemical transformation; 4) To determine the possibility of using a complete microbial fuel cell with Chlorella vulgaris and a microbial fuel cell with a mixing device in the anode chamber; 5) To determine by microscopy the structure of bioanode and biocathodic biofilm; 6) To develop a startup project. Object of research: biofilms of bioanode and biocathode in microbial fuel cell. Subject of research: biotechnological parameters of biofilm formation in microbial fuel cell. The research methods are used in the work: voltammetry, titrometry, gravimetry, microscopy, and potentiometric and spectrophotometric analysis. Processing of the received results is carried out with MS Excel. Installation drawings and wiring diagrams are made in Compas. Scientific novelty of the obtained results. For the first time the possibility of using Chlorella vulgaris in the cathode chamber of a two-chamber H-shaped microbial fuel cell with activated sludge from Bortnychi sewage treatment plant in Kyiv PJSC "AK Kyivvodokanal" in the anode chamber was considered. The current density is 18,12±0,18 mA/m2, the Coulomb efficiency of bioelectrochemical conversion of sucrose with a content of 0,5 g/dm3 in the anolyte CE=0,48 and the purification efficiency of 62,5% at the initial value of COD 640 mg/dm3. The practical meaning of obtained results is startup project of biotechnological generation of electricity with simultaneous irrigation of agricultural lands with treated wastewater was developed.uk
dc.description.abstractukАкутальність роботи пов’язана з тим, що на сьогодні велика кількість об’єктів промисловості працює на традиційних невідновлювальних джерелах енергії та виробляє велику кількість відходів, у вигляді твердих промислових відходів, стічних вод, диму, вуглекислого газу та інших оксидів, які погіршують стан довкілля. За допомогою мікробних паливних елементів розглядається можливість одночасного зменшення кількості відходів та генерування електричної енергії або енергоносіїв. Тому метою роботи було визначення біотехнологічних параметрів формування біоплівки в мікробному паливному елементі. Завданнями дослідження було: 1) Проаналізувати сучасний стан розробки та охарактеризувати мікробні паливні елементи як пристрої для отримання електричної енергії, визначити механізми передачі заряджених частинок за допомогою біоплівки на електродах, оцінити можливість використання мікроводоростей в біопаливних елементах з біокатодом; 2) Розробити лабораторний мікробний паливний елемент для дослідження біотехнологічних параметрів формування біоплівки; 3) Провести дослідження формування біоплівки на аноді вимірюванням електрохімічних характеристик та зміни хімічного споживання кисню (ХСК), розрахувати кулонівську ефектинвість біоелектрохімічного перетворення субстрату; 4) Визначити можливість застосування повного мікробного паливного елемента з Chlorella vulgaris та мікробного паливного елемента з перемішуючим пристроєм в анодній камері; 5) Визначити мікроскопіюванням структуру біоанодної та біокатодної біоплівки; 6) Розробити стартап-проект. Об'єкт дослідження: біоплівки біоанода та біокатода в мікробному паливному елементі. Предмет дослідження: біотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементі. В роботі застосовані методи дослідження: мікроскопія, вольтамперометрія, титрометрія, гравіметрія, а також потенціометричний та спектрофотометричний аналіз. Обробка отриманих результатів здійснена за допомогою MS Excel. Креслення установки та електросхем виконані в Compas. Наукова новизна одержаних результатів: вперше розглянута можливість використання Chlorella vulgaris в катодній камері двокамерного Н-подібного мікробного паливного елемента з активним мулом Бортницької станції аерації ПАТ "АК Київводоканал" в анодій камері. Щільність генерування струму - 18,12±0,18мА/м2, кулоніська ефективнісь біоелектрохімічного перетворення сахарози вмістом 0,5 г/дм3 у аноліті СЕ=0,48 та ефективність очищення 62,5% при початковому значенні ХСК 640 мг/дм3. Практичне значення одержаних результатів. Було розроблено стартап проект біотехнологічного отримання електроенергії з одночасним поливом аграрних угідь очищеними стічними водами.uk
dc.format.page97 с.uk
dc.identifier.citationКолтишева, Д. С. Біотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементі : магістерська дис. : 162 Біотехнології та біоінженерія / Колтишева Діна Сергіївна. – Київ, 2020. – 97 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33755
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectстічна водаuk
dc.subjectмікробний паливний елементuk
dc.subjectбіоплівкаuk
dc.subjectактивний мулuk
dc.subjectChlorella vulgarisuk
dc.subjectactivated sludgeuk
dc.subjectbiofilmuk
dc.subjectmicrobial fuel celluk
dc.subjectwastewateruk
dc.titleБіотехнологічні параметри формування біоплівки в мікробному паливному елементіuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Koptisheva_magistr.docx
Розмір:
4.53 MB
Формат:
Microsoft Word XML
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (КЕБ)
Магістерські роботи