[发明专利]一种提高沉积微生物燃料电池的降解性能的方法

说明书

本发明属于黑臭水体底泥原位修复技术方法，及其制造技术领域，公开了一种利用沉积物微生物燃料电池原理，通过涂刷法用纳米氧化铁修饰阳极提高沉积型微生物燃料电池的效率，从而提高底泥有机物降解效率的方法。本发明通过应用纳米氧化铁修饰阳极以提高沉积型微生物燃料电池对沉积物中有机物的降解能力。通过在沉积物中置入阳极修饰的沉积型微生物燃料电池较无修饰，TOC的去除效果提高15％。较自然降解提高了35％。对高浓度有机污染的沉积物有很好的降解效果，50天TOC去除率达到55％。

技术领域

本发明提出一种提高沉积微生物燃料电池的降解性能的方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

随着经济的迅速发展，有机污染物在城市河流和湖泊中的大量排放，城市水生态系统中的有机物含量急剧增长，以城市内河为代表的城市水体由于其环境容量小，自净能力差等特点，形成了严重的环境问题，例如水体富营养化和黑臭水体。底泥沉积物作为水体的一个重要组成部分，大量难降解有机物积累在水体底泥中，威胁着城市水生态系统，其中沉积物污染物的释放是水体污染物的一个主要内源，给水体修复带来了很大的困难。由于沉积物中有机物的自然降解是一个缓慢的过程，人们通常会采取一些措施去治理有机物污染。传统的沉积物修复方法包括原位修复和异位修复，疏浚是从水生态系统中去除受污染沉积物的常规且最常用的异位修复措施。然而，由于疏浚和寻找倾倒场地的成本，对于污染水系统的修复以及受污染沉积物的处理来说，这不是一种可持续和环保的措施。近年来，原位修复成为水体修复和水体沉积物中有机物去除的热点研究课题。在城市淡水系统，缺少合适的电子受体是有机物自然降解的主要限制性因素，为了解决这个问题，通过提供合适的电子受体以提高微生物氧化还原效率是沉积物降解的一个有效的方式，添加化学物质，引入生物刺激和酶是常用方法，虽然生物刺激和引入化学物质可以改善有机物降解，但这些方法成本高昂，可能会导致水生生态系统的进一步污染。因此，寻找一种有前景的沉积物修复技术是十分必要。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)是一种能降解有机污染物将化学能转化为电能的新型技术，微生物燃料电池的阳极可以作为电子受体促进有机物的降解。SMFC作为一种特殊的MFC近来引起研究者的关注，通过将阳极置于底泥中作为有机物降解后的电子受体，电子从阳极通过外电路流向阴极形成电流，提高了底泥微生物的氧化还原效率，提高有机物的去除率。因此，SMFC为底泥原位修复提供了新的思路。

综上所述，现有技术存在的问题是：

传统的沉积物修复方法，由于疏浚和寻找倾倒场地的成本，对于污染水系统的修复以及受污染沉积物的处理来说，这不是一种可持续和环保的措施；

(2)现有技术生物刺激和引入化学物质可以改善有机物降解，但这些方法成本高昂，可能会导致水生生态系统的进一步污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种原位降解黑臭水体底泥有机污染物的增强阳极微生物燃料电池方法，通过增强的阳极，提高沉积微生物燃料电池的降解性能。

本发明是这样实现的，通过涂刷法用纳米氧化铁修饰阳极，以增强阳极的接受电子受体的性能，以此提高沉积型微生物燃料电池的降解性能。利用沉积型微生物燃料电池的原理，在黑臭水体中搭建微生物燃料电池体系，从而原位降解黑臭水体底泥有机污染物，并利用增强的阳极，提高降解黑臭水体底泥有机污染物的效率。

所述的涂刷法阳极修饰具体包括以下步骤：

步骤一：利用超声仪将在溶液中的纳米氧化铁分散形成均匀分散的溶液；

步骤二：添加PTFE溶液加入到纳米氧化铁溶液中进行搅拌；PTFE与纳米氧化铁质量比1：5