[发明专利]微生物燃料电池及其在降解偶氮染料污染物上的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种微生物燃料电池及其应用，具体涉及一种以脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)作为阴极的电子受体的微生物燃料电池，以及其在降解偶氮染料污染物上的应用。

背景技术：

偶氮类染料广泛应用于纺织，印染，制药和食品的工业领域，并随着废水的排放进入环境中。由于几乎全部的偶氮染料均为人工合成，化学性质稳定，因而在自然环境中较难降解。随着偶氮类染料及相关中间产物潜在的“三致”作用被发现，偶氮染料的降解受到越来越广泛的关注。

传统的偶氮染料降解方法包括电化学法和微生物厌氧-好氧联用降解法，但分别存在耗能大，成本高和操作复杂等缺点。微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)近年来在环境污染治理及能源化等研究中得到广泛的应用。这种技术可以通过微生物的作用，将有机污染物的化学能直接转化为电能。MFC已经被应用于多种难处理的环境污染物的降解研究，并显示出较好的应用前景，其中包括多种工业和生活废水、垃圾渗滤液、芳香类化合物、三氯乙烯等。

已有研究表明，某些微生物可以以电极作为电子供体进行污染物的还原降解，并被认为在环境治理中具有特殊优势，主要包括以下几个方面：1、微生物直接和电极表面接触接受电极可以更高效率的利用电极提供的电子；2、在这种特殊的条件下，可以避免一些还原过程中容易出现的副反应或有害物质；3、在以固体形式的电极作为电子供体还原重金属离子时(铀、锰等)，产物可以沉淀在电极表面而方便从环境中去除。另外，碳基质的电极对某些环境污染物比如硫化氢具有较好的吸附效果。但是，上述以电极为电子供体的污染物处理研究均需要外部电源将工作装置中的电极平衡于某一固定电势，这种方法在因耗能较大而在实际应用中难以实现。

发明内容：

本发明的第一目的是提供一种以脱色希瓦氏菌作为阴极电极的电子受体的微生物燃料电池，该微生物燃料电池以脱色希瓦氏菌作为阴极电极的电子受体，接受阴极电极的电子，进行新陈代谢，再将电子传递给其最终电子受体，如偶氮染料污染物。

本发明人通过实验发现，脱色希瓦氏菌能够作为阴极的电子受体，接受阴极电极的电子，进行新陈代谢，再将电子传递给其电子受体，从而实现了本发明的目的。

本发明的微生物燃料电池，包括阳极室、阴极室、阳极电极、阴极电极、质子透过膜及外接电路，在阳极室内接种有电化学活性微生物，还装有该微生物的培养液、碳源和电子供体，在阴极室内装有阴极反应液，其特征在于，所述的阴极反应液为脱色希瓦氏菌及其培养液，还有脱色希瓦氏菌的电子受体。

所述的阳极电极或阴极电极为碳纸、石墨或金属导电材料。