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| 編輯推薦： |
环境生物电化学技术在近10年左右时间发展迅速，在能源环境领域己成为国外学者关注的焦点，有望解决能源和环境问题。目前的研究显示环境电化学技术应用范畴较宽，在废水处理、生物电合成、生物制氢、生物传感器、环境生态修复以及与其他技术耦合应用方面具有较大潜力。
本书撰写过程中，着力突出：（1）专业性和可读性兼顾，从学科背景到环境电化学研究领域的介绍，力图兼顾专业读者和非专业读者的阅读；（2）强调论述系统性和原理的深入剖析，著作在专业范畴的涵盖和内在原理方面，即广度和深度上下功夫，为读者总结环境电化学研究领域；（3）应用前景和存在的问题分析，作者团队总结环境电化学的广阔应用前景，也客观分析其研发道路上的限制性因素。
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| 內容簡介： |
本书对环境生物电化学的几个主要知识领域做了阐述，包括生物电化学概述、生物电化学系统阳极微生物、体现潜在应用领域和方向的生物氧化电子供体、微生物燃料电池阴极催化剂、生物电化学系统电荷转移机制、生物电化学系统构型以及目前生物电化学系统在工程中的应用。
本书具有较强的技术性和针对性，可供从事微生物燃料电池、电化学、废水有机物处理领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校化学工程、环境工程、能源工程及相关专业师生参阅。
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| 關於作者： |
李凤祥，南开大学环境科学与工程学院，讲师，李凤祥，男，讲师，博士。2009年毕业于南开大学环境科学与工程学院，取得环境科学与工程专业博士学位，是首批国家建设高水平大学公派研究生项目中美联合培养博士，同年留校任教，并在环境污染过程与基准教育部重点实验室主要从事环境生物电化学方面研究，科研工作涉及生物质能源化、废水生态毒理及修复、流域水生态功能、水污染控制及废水回用工程与资源化。
发表包括SCI、EI等论文40余篇；申请发明专利14项，已授权3项，实质审查11项；指导本科生生物电化学研究方向2015年南开大学天津市大学生创新创业训练计划，获南开大学二等奖。
目前研究领域主要集中在环境生物电化学系统阴极催化剂材料研究；阳极功能菌菌剂；应用生物电化学技术处理新型污染物，如抗生物废水处理过程中的抗性基因风险抑制等研究，在环境生物电化学的废物能源化技术领域做出一定研究贡献。李凤祥，南开大学环境科学与工程学院，讲师，李凤祥，男，讲师，博士。2009年毕业于南开大学环境科学与工程学院，取得环境科学与工程专业博士学位，是首批国家建设高水平大学公派研究生项目中美联合培养博士，同年留校任教，并在环境污染过程与基准教育部重点实验室主要从事环境生物电化学方面研究，科研工作涉及生物质能源化、废水生态毒理及修复、流域水生态功能、水污染控制及废水回用工程与资源化。
发表包括SCI、EI等论文40余篇；申请发明专利14项，已授权3项，实质审查11项；指导本科生生物电化学研究方向2015年南开大学天津市大学生创新创业训练计划，获南开大学二等奖。
目前研究领域主要集中在环境生物电化学系统阴极催化剂材料研究；阳极功能菌菌剂；应用生物电化学技术处理新型污染物，如抗生物废水处理过程中的抗性基因风险抑制等研究，在环境生物电化学的废物能源化技术领域做出一定研究贡献。
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| 目錄：
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第1章绪论001
1.1生物电化学废水处理技术001
1.1.1生物电化学概述001
1.1.2微生物燃料电池的技术原理002
1.1.3微生物燃料电池的特点002
1.2生物电化学的发展历程004
1.3微生物燃料电池的限制性因素004
1.4生物电化学的分类与应用前景005
1.4.1生物电化学的分类005
1.4.2微生物电化学应用前景006
1.5本章小结009
参考文献009
第2章阳极微生物012
2.1产电微生物的概述013
2.1.1产电微生物的来源及意义013
2.1.2产电微生物的获取方式014
2.1.3微生物的遗传育种017
2.1.4产电微生物的生理生化特性019
2.2产电微生物的分类022
2.2.1细菌类022
2.2.2古菌037
2.2.3真核生物038
2.2.4产电微生物纯种的改造041
2.2.5产电微生物群落分析043
2.2.6产氢微生物048
2.3本章小结050
参考文献050
第3章电子供体059
3.1阳极电子产生060
3.1.1电子产生机制060
3.1.2电子传递机制060
3.1.3存在的问题与发展方向061
3.2生物电化学系统污染物降解的机理062
3.2.1更有效的微生物代谢模式062
3.2.2电极呼吸生物膜具有更高的代谢活性063
3.3电子供体分类063
3.3.1有机污染物电子供体064
3.3.2难降解有机物电子供体067
3.3.3有明显生物毒性有机污染物电子供体075
3.3.4抗生素类有毒污染物电子供体078
3.4以有机污染物为电子供体时产能的主要影响因素084
3.4.1微生物种属的影响084
3.4.2电池电极材料的影响087
3.4.3电极液089
3.4.4质子传递090
3.4.5阳极室的操作条件090
3.4.6氧还原090
3.4.7阳极和阴极的超电势091
3.4.8内阻与外阻091
3.4.9MFC处理难降解有机废水的COD去除效果092
3.5本章小结092
参考文献094
第4章阴极催化剂097
4.1概述097
4.1.1生物电化学系统阴极反应098
4.1.2电化学催化与生物电化学催化099
4.1.3阴极催化剂的制备101
4.1.4阴极催化剂的发展前景101
4.2金属阴极催化剂102
4.2.1贵金属铂（Pt）催化剂及其合金102
4.2.2过渡金属合金及氧化物催化剂104
4.2.3金属大环化合物106
4.2.4金属-有机骨架（MOFs）催化剂111
4.3非金属阴极催化剂116
4.3.1导电聚合物催化剂116
4.3.2碳纳米管（CNTs）催化剂118
4.3.3改性石墨烯（MG）催化剂124
4.3.4生物催化剂128
4.4本章小结132
参考文献132
第5章生物电化学系统电荷转移机制141
5.1电子传递基本知识141
5.1.1原理141
5.1.2产电微生物144
5.2胞内电子传递148
5.2.1呼吸作用148
5.2.2发酵作用152
5.3胞外电子传递153
5.3.1电子传递途径153
5.3.2影响因素161
5.4质子迁移163
5.5阴极接收电子164
5.6本章小结167
参考文献168
第6章生物电化学系统构型174
6.1生物电化学系统构型原理176
6.1.1微生物燃料电池177
6.1.2微生物电解池181
6.2生物电化学系统基础构型183
6.2.1单电极室结构184
6.2.2多电极室结构185
6.2.3其他结构186
6.3增强反应室构型187
6.3.1微生物脱盐电池187
6.3.2微生物电解脱盐电池189
6.3.3微生物产酸产碱脱盐电池189
6.4微型传感器构型190
6.4.1生化需氧量监测191
6.4.2乳酸检测195
6.4.3毒性检查195
6.4.4微生物数量检测196
6.4.5微生物活性检测197
6.4.6抗生素检测197
6.4.7对酸的检测197
6.5串联和并联MFC构型197
6.6水平分层构型200
6.7微型化MFC举例201
6.8植物-沉积物微生物燃料电池（P-SMFC）构型202
6.9中室MFC构型206
6.10MFC-MEC构型208
6.11本章小结210
参考文献211
第7章生物电化学系统的应用223
7.1废水处理225
7.2生物电合成230
7.2.1甲烷230
7.2.2丁醇231
7.2.3甲酸231
7.2.4乙酸232
7.2.5丁酸232
7.2.6过氧化氢232
7.3生物制氢233
7.4生物传感器236
7.4.1DNA传感237
7.4.2免疫传感238
7.4.3ECIS细胞动态分析仪239
7.4.4微电极阵列生物电信号记录系统239
7.5生态修复239
7.5.1盐碱地修复240
7.5.2抗生素降解240
7.5.3石油烃降解242
7.5.4氰化物处理242
7.5.5垃圾渗滤液处理243
7.5.6其他244
7.6耦合应用245
7.7固体废物堆肥246
7.8处理食物残渣248
7.9本章小结249
参考文献249
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| 內容試閱：
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能源危机、环境破坏和水资源短缺等问题带来的多重压力限制了社会经济的可持续发展，关系到国家安全。一方面，传统能源日益枯竭，不可再生的化石燃料的大量消耗污染了环境，同时也污染了水源水质，使水资源危机更加突出。我国城市和工业行业每年排放数百亿吨废水，多数废水含有的主要污染物是BOD5和COD，每年COD去除量近1.5107 t，近年来废水处理费用快速攀升，超过了40亿元，各类废水都远远超过环境负荷，其生态毒性明显。另一方面，废水有机污染物中含有大量可以回收利用的化学能。评估显示，废水处理厂所处理的废水中含有的能量是废水处理所消耗能量的9.3倍。通过微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）和微生物电解池（microbial electrolysis cell，MEC）技术处理废水的同时回收能源，将含有大量COD的废水开发为绿色可更新能源，以此技术为基础的污水处理厂可以不需要外部供给大量电能而独立运行，同时收获环境效益和经济效益。
本书论述了环境生物电化学研究背景和意义、基本原理和研究方法、存在的挑战和发展趋势等。本书在环境生物电化学的几个主要知识领域做了阐述，包括生物电化学概述、生物电化学系统阳极微生物、体现潜在应用领域和方向的生物氧化电子供体、微生物燃料电池阴极催化剂、生物电化学系统电荷转移机制、生物电化学系统构型以及目前生物电化学系统在工程中的应用。本书讨论了环境生物电化学技术在处理环境有机污染物方面区别于常规生化法的特点；也分析了生物电化学系统内生物氧化建立电势并输出电压方面的局限；探讨了克服限制性因素而推动环境生物电化学技术走向实践需要做的工作。希望通过本书的出版，为环境生物电化学研究工作提供借鉴和参考。
本书由李凤祥任主编，李楠任副主编，具体图书编写分工如下：第1章由李凤祥、赵远、衣相霏、李胜男、李楠编写；第2章由刘岩婉晶、葛润蕾、杨淞、翟彦霞编写；第3章由冯宇航编写；第4章由朱绪娅、于航、刘夏晴、王茜子、杨慧编写；第5章由赵倩楠编写；第6章由李胜男、李楠编写；第7章由薛雯丹、李楠编写；全书最后由李凤祥编稿并定稿。本书在编写过程中得到南开大学周启星老师及其团队、康涅狄格大学Baikun Li老师的悉心指导和大力支持，周启星老师并为本书亲自写序，在此表示衷心的感谢！本书的出版，得到了国家自然科学基金委（基金编号：31570504）、天津市科学技术委员会（基金编号：16JCYBJC22900）、国家与天津市大学生创新创业训练计划以及化学工业出版社有限公司等有关方面的大力支持，在此一并表示感谢。
限于编者水平及编写时间，书中不足和疏漏之处在所难免，恳请专家和读者给予指正。
编者
2019年12月
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