微生物燃料電池陰極去除六價鉻的機理及應用.pdf

1、六價鉻（Cr(VI)）是工業(yè)污水中常見的一種有毒重金屬，其對環(huán)境及人類造成的危害已成為社會亟待解決的問題。近年來，微生物燃料電池（MFC）因為其可直接將高毒性的Cr(VI)還原成低毒性的三價鉻（Cr(III)）、效率高和無二次污染等優(yōu)點，成為六價鉻污染水體生物修復的新方法，并引起社會的廣泛關(guān)注同時獲得了較快的發(fā)展。本研究從黃河蘭州段西固工業(yè)區(qū)排污口分離純化具有Cr(VI)抗性的菌株，并利用Cr(VI)抗性和還原能力較強的菌株構(gòu)建微生物燃

2、料電池生物陰極促進Cr(VI)還原，同是確定菌株的電子傳遞機制。除此之外將Cr(VI)作為沉積物燃料電池（SMFC）陰極電子受體來實現(xiàn)陰極水體中Cr(VI)和陽極沉積物中有機物的同時去除。研究結(jié)果表明，分離得到的21株具有Cr(VI)抗性和還原能力的菌株中，纖維微桿菌屬菌株LZU-26菌株Cr(VI)還原能力最強，0.4mmol/L初始Cr(VI)在LZU-26的作用下24h鉻還原率可以達到95.89％，在48h后達99.97%。將LZ

3、U-26運用在微生物燃料電池生物陰極，所獲得的最大電壓和最大功率密度分別為68mV和6.8W/cm2。且生物陰極Cr(VI)還原率（68.9%）也遠高于化學陰極（14.7%）和對照組（2.7%）。Cr(VI)為電子受體的沉積物燃料電池（SMFC）最大電壓可達110mV。Cr(VI)為電子受體的SMFC,O2為電子受體的SMFC和開路狀態(tài)下的SMFC總有機碳(TOC)的去除率分別是30.07%，13.74%和7.84%，這一數(shù)據(jù)證明Cr(

4、VI)為電子受體將沉積物TOC去除率提高了2.18倍。以Cr(VI)為電子受體的SMFCS長期運行48天4個周期，六價鉻還原率和產(chǎn)電能力均穩(wěn)定。MiSeq測序的結(jié)果表明Cr(VI)為電子受體的沉積物電池陽極表面產(chǎn)電生物膜的微生物多樣性低于原始沉積物微生物多樣性。在沉積物燃料電池組產(chǎn)電生物膜中，擬桿菌門占總操作單元(OTU)的42.9%，其次是變形菌門（33.6%），綠彎菌門（7.5%），廣古菌門（7.5%），厚壁菌門（3.3%）。因此微