[发明专利]一种电解快速驯化生物阳极的方法

说明书

本发明涉及一种电解快速驯化生物阳极的方法，属于微生物电化学技术领域。本发明采用两阶段电压驯化周期(初始驯化周期和稳定驯化周期)的方法，利用电解电流监控反馈生物阳极活性，并通过快速置换阳极培养液维持生物阳极产电活性持续增长，可以实现在初始驯化周期和稳定驯化周期两个阶段，例如6～10个驯化周期内快速得到高产电活性的生物阳极。

技术领域

本发明涉及一种电解快速驯化生物阳极的方法，属于微生物电化学技术领域。

背景技术

微生物电化学系统是利用产电微生物与电极之间的电子传递机制，以微生物作为电极催化剂构建形成的微生物电催化反应系统。微生物电化学系统是一个崭新且富有挑战性的领域，在资源和能源回收以及环境污染修复等方面已经日渐展现出其独有的特色和吸引力。微生物电化学系统包含微生物学、电化学、过程工艺学等复杂过程，尽管不断有新的发现和认识被报道，但是迄今为止对微生物电化学系统的认知还不甚完整，大量关键科学与技术问题还有待解决。

生物阳极是微生物电化学系统的核心之一，生物阳极的产电活性直接影响系统的反应速率。然而，目前普遍存在生物阳极驯化时间长，产电活性低的问题。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供一种电解快速驯化生物阳极的方法，包括如下步骤：

A)配置阳极培养液，并连接生物阳极、恒压电源、电流监控元件和化学阴极构成微生物电解池回路，采用恒压电流模式开始第1驯化周期；

B)当电流监控元件监测第1驯化周期的电解电流值降低时，断开电路并更换生物阳极培养液，调节恒压电源的电压开始第2驯化周期；

C)完成步骤B)后，再重复操作步骤B)3次，完成初始驯化周期；

D)在完成步骤C)的基础上，再根据所需的产电能力，重复操作步骤B)n次，完成稳定驯化周期。

根据本发明的实施方案，步骤A)中所述阳极培养液的化学需氧量浓度为600～1000mg/L，例如650～900mg/L。

根据本发明的实施方案，步骤A)中，所述阳极培养液使用的溶剂为水。

根据本发明的实施方案，步骤A)中，所述阳极培养液的体积为生物阳极电极体积的2～7倍，例如3～6倍。

根据本发明的实施方案，步骤A)中，所述阳极培养液的配方为80～100mmol/L PBS缓冲液(磷酸根离子浓度)、10～15mL/L营养盐、20～30μL/L维生素液、0.77～1.28g/L有机底物，例如所述阳极培养液的配方为100mmol/L PBS缓冲液(磷酸根离子浓度)、12.5mL/L营养盐、25μL/L维生素液、0.77～1.28g/L乙酸钠组成。

根据本发明的实施方案，所述PBS缓冲液配方为NH₄Cl 0.62g/L，NaH₂PO₄·2H₂O5.54g/L，Na₂HPO₄·12H₂O 23.08g/L，KCl 0.26g/L。