本书全面介绍了微生物电化学相关理论与技术，综合论述了微生物电化学技术在环境科学与工程领域的研究进展，系统总结了哈尔滨工业大学研究团队在该领域近20年的研究成果。全书分为生物学原理与机制、电化学界面、功能拓展、系统构建四部分，共12章。全书从电能生物膜构建、功能材料与界面反应过程、微生物电化学系统中污染物转化及能源化、水处理微生物电化学系统设计与放大、土壤修复系统设计与效能评估等方面使读者深入了解微生物电化学理论与技术。 本书可供从事水处理科学与技术的研究人员、高等学校师生、企业技术工作者及其他相关人员阅读和参考。

序
前言
第1章 微生物电化学系统导论
1.1 微生物电化学系统基本原理
1.2 MES研究与发展现状
1.3 MES结构特点和限制因素
1.4 MES研究与分析方法
1.4.1 水质分析
1.4.2 电化学分析
1.4.3 材料学分析
1.4.4 生物学分析
1.4.5 计算方法
1.5 小结
参考文献
第2章 电化学活性微生物胞外电子传递过程与调控
2.1 电化学活性微生物概述
2.1.1 阳极电化学活性微生物
2.1.2 阴极电化学活性微生物
2.1.3 电化学活性微生物的分离与鉴定方法
2.2 胞内呼吸链的电子传递过程
2.3 胞外电子传递机理
2.3.1 依靠细胞色素的直接电子传递
2.3.2 通过“纳米导线”的直接电子传递
2.3.3 通过电子穿梭体进行的间接电子传递
2.4 微生物/电极间电子传递过程及调控
2.4.1 电极电势调控微生物/电极间电子传递过程
2.4.2 电极修饰强化微生物/电极间电子传递过程
2.4.3 MWCNT强化微生物/电极间电子传递过程
2.4.4 碳量子点强化微生物/电极间电子传递过程
2.5 种间电子传递过程强化
2.5.1 微生物种间电子传递过程强化
2.5.2 MWCNT强化种间电子传递过程
2.5.3 活性污泥生物炭强化种间电子传递过程
2.6 小结
参考文献
第3章 微生物电化学系统阳极材料
3.1 MES系统阳极材料选择原则
3.1.1 阳极材料的生物相容性
3.1.2 阳极材料的导电性
3.1.3 阳极材料的成本分析
3.2 金属阳极材料
3.3 碳基体阳极材料
3.3.1 平面碳基体材料
3.3.2 立体碳材料
3.3.3 三维蜂巢结构阳极材料
3.4 阳极材料的预处理及表面修饰
3.4.1 阳极材料的预处理
3.4.2 阳极材料的表面修饰
3.5 纳米阳极材料
3.5.1 碳纳米阳极材料
3.5.2 纳米聚合物和纳米金属修饰阳极材料
3.6 本章小结
参考文献
第4章 微生物电化学系统阴极材料
4.1 氧还原阴极结构与影响因素
4.1.1 阴极结构及制备方法
4.1.2 催化层
4.1.3 集流体
4.1.4 基体层
4.1.5 扩散层
4.2 高电容碳氧还原催化剂
4.2.1 高电容碳粉阴极的MFC性能
4.2.2 高电容碳粉与Pt/C混合的催化效果
4.2.3 高电容阴极与Pt/C阴极的对比
4.3 掺氮碳粉氧还原催化剂
4.3.1 掺氮碳粉氧还原催化剂的制备
4.3.2 掺氮碳粉催化活性影响因素
4.3.3 掺氮碳粉氧还原催化剂的稳定性研究
4.4 氮/微量铁共掺杂碳催化剂
4.4.1 氮/微量铁共掺杂碳催化剂的微观结构和组成
4.4.2 氮/微量铁共掺杂碳催化剂的氧还原催化活性
4.4.3 氮/微量铁共掺杂碳催化剂在MFC中的产能活性
4.5 辊压活性炭空气阴极制备及效能研究
4.5.1 辊压活性炭空气阴极的制备方法
4.5.2 辊压阴极结构优化与氧还原效能
4.5.3 辊压活性炭空气阴极长期运行稳定性
4.6 辊压活性炭空气阴极催化层孔隙结构优化
4.6.1 催化层孔隙结构调控与制备
4.6.2 催化层孔隙结构对阴极氧还原效能的影响
4.6.3 不同孔隙结构阴极MFC产电性能评价
4.6.4 多孔电极稳定性能评价
4.7 小结
参考文献
第5章 生物阴极MES与效能分析
5.1 生物阴极研究进展
5.1.1 生物阴极的概念
5.1.2 生物阴极MES研究进展
5.2 生物阴极类型
5.2.1 氧还原生物阴极
5.2.2 无机盐呼吸型生物阴极
5.2.3 重金属还原生物阴极
5.2.4 生物合成型生物阴极
5.3 氧还原生物阴极氧气利用效率研究
5.3.1 生物阴极氧气利用效率
5.3.2 阴极载体疏水化处理提高氧气利用率
5.4 硝化型生物阴极系统构建与效能
5.4.1 硝化型生物阴极的启动
5.4.2 硝化型生物阴极的电化学特性
5.4.3 硝化型生物阴极的氧还原反应和硝化反应
5.5 总结
参考文献
第6章 有机物在微生物电化学系统内转化与过程分析
6.1 单一有机物在MFC中的转化
6.1.1 葡萄糖在MFC中的转化过程分析
6.1.2 五碳糖为底物的产电过程
6.1.3 氨基酸在MFC中的转化
6.1.4 呼吸链抑制剂对微生物燃料电池中底物转化的影响
6.2 生活污水在MFC中的降解转化
6.2.1 生活污水MFC启动
6.2.2 生活污水MFC电化学特性
6.2.3 COD去除效率及库仑效率
6.3 啤酒废水在微生物燃料电池中降解及产电
6.3.1 立方体MFC的接种和启动
6.3.2 温度对啤酒废水MFC性能的影响规律
6.3.3 啤酒废水浓度对MFC性能的影响规律
6.3.4 缓冲液强度对啤酒废水MFC性能的影响规律
6.4 秸秆纤维素类物质在瓶式MFC中的降解与转化过程分析
6.4.1 纤维素降解菌在MFC中转化秸秆产电的可行性分析
6.4.2 纤维素降解菌与产电菌联合对秸秆类纤维素转化
6.4.3 H-C与产电菌联合固体秸秆转化过程分