[发明专利]一种有机化学品污染水的微生物电化学处理方法

权利要求书

1.一种有机化学品污染水的微生物电化学处理方法，包括反应器的启动、异丙甲草胺的驯化和降解三步；

(1)反应器的启动：反应器由有机玻璃外体、碳刷阳极和活性炭空气阴极以及电极固定压板组成；有机玻璃外体为4cm×4cm×4cm的立方体，中腔为直径3cm、长4cm的柱型空腔；碳刷阳极位于中腔内部由导电碳纤维丝和钛丝中芯制成，所述碳刷阳极直径3cm、长3.5cm；活性炭空气阴极由导电炭黑扩散层、不锈钢网集流体和活性炭催化层组成，导电炭黑扩散层和活性炭催化层分别采用导电炭黑或活性炭与聚四氟乙烯乳液混合辊压制而成，然后再辊压在不锈钢网集流体的两侧制成活性炭空气阴极；采用培养一年以上成熟的微生物电化学反应器出水和磷酸盐缓冲营养溶液为接种溶液，此微生物电化学反应器以乙酸钠为唯一碳源；每天更换新的接种溶液，直到相邻的最大输出电压基本一致，此时微生物电化学反应器启动完成；

(2)异丙甲草胺的驯化：微生物电化学反应器启动完成后，按照10、20、40、80、160、1000、2000、4000、8000μg/L浓度梯度依次每天向更换的营养溶液中加入异丙甲草胺；该更换的营养溶液与步骤(1)中的接种溶液相比，去掉了成熟微生物电化学反应器的出水；为了让产电微生物更好的适应高浓度的异丙甲草胺，在4000和8000μg/L异丙甲草胺驯化时，在每一个浓度驯化下分别维持7-8个周期；通过8000μg/L异丙甲草胺的驯化后，微生物电化学反应器的输出电压基本没有降低，此时微生物电化学反应器电极上的微生物驯化完成；

(3)异丙甲草胺的降解：在微生物电化学反应器驯化完成后，从更换营养溶液中去除乙酸钠；此时8000μg/L的异丙甲草胺为唯一碳源，进入微生物电化学处理异丙甲草胺污染水状态，每个处理周期为2天。

2.根据权利要求1所述的有机化学品污染水的微生物电化学处理方法，其特征在于，步骤(1)所述的活性炭空气阴极的具体辊压方法为：该活性炭空气阴极的催化层由1.5g超级电容活性炭、0.16mL聚四氟乙烯乳液和10mL无水乙醇充分混合均匀80℃水浴20min后，在辊压机上千分表3格尺度下辊压至平整光滑后，直接压制千分表0.5格后辊压在不锈钢网的一侧；该活性炭空气阴极的扩散层由1g导电炭黑、1.5mL聚四氟乙烯乳液和20mL无水乙醇混合均匀80℃水浴10min后，在辊压机上千分表3格尺度下辊压至平整有粘性后，直接压制千分表0.8格，然后展开平铺室温蒸发去除催化层中的乙醇，340℃煅烧20分钟后趁热辊压在不锈钢网的另一侧制成。

3.根据权利要求1所述的有机化学品污染水的微生物电化学处理方法，其特征在于，步骤(1)所述的接种方法为：取10mL微生物电化学反应器出水，加入20mL磷酸盐缓冲营养溶液，然后加入至新安装好的微生物电化学反应器中，连接1000Ω的外电阻接通电路；磷酸盐缓冲营养溶液由10.317g/L的Na₂HPO₄·12H₂O、3.321g/L的NaH₂PO₄·2H₂O、0.31g/L的NH₄Cl、0.13g/L的KCl、12.5mL/L的微量元素溶液、5mL/L的维生素溶液和1.0g/L乙酸钠组成。

4.根据权利要求1所述的有机化学品污染水的微生物电化学处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的驯化方法中，电极上的微生物驯化是否成功，可通过微生物电化学反应器输出电压予以判定，当增加驯化浓度后输出电压基本没有降低说明该浓度驯化成功；在高浓度的污染物驯化时，可通过增加同一污染物浓度的驯化周期来奠定更高浓度污染物的驯化成功率。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的有机化学品污染水的微生物电化学处理方法，其特征在于，所述异丙甲草胺的降解过程中，经过微生物电化学处理后，污染水中异丙甲草胺的浓度从8000μg/L降至1299μg/L，降解率高达84％；微生物电化学反应器在每个处理周期内产生13±4C电能。