[发明专利]具有硝化反硝化活性的双功能电极及其制备方法与应用

摘要

本发明提供一种具有硝化反硝化活性的双功能电极及其制备方法与应用，电极以碳基材料为导电骨架，表面负载非生物催化剂催化氧还原反应，置于接种有硝化反硝化活性污泥的阴极室，启动系统，运行至电极表面形成稳定的生物膜，实现电能有效回收的同时去除污水中的污染物。本发明电极在有氧条件下利用非生物催化剂实现电极的高效氧还原反应，同时实现微生物催化废水中氮素的去除。本发明双功能电极的制备方法简单，且本发明双功能电极的能量回收率明显高于单一的生物电极，同时有效去除废水中的有机物和氮素，去除速率高于单一的非生物电极和生物电极，本发明电极可用于微生物燃料电池或其他生物电化学反应器。

主权项

一种具有硝化反硝化活性的双功能电极，其特征在于，包括有碳基材料导电骨架，所述导电骨架上依次负载有非生物催化剂、具有硝化反硝化活性的生物催化剂，所述非生物催化剂通过粘合剂负载于所述导电骨架上，所述生物催化剂为负载在所述非生物催化剂上的生物膜；所述非生物催化剂的负载量为0.1‑2mg/cm2；所述生物膜上含有氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、脱氮菌中的一种或多种组合；所述生物膜上含有20‑50μg可溶性蛋白质/cm2；所述双功能电极的制备方法包括以下步骤：(1)、制备负载有非生物催化剂的单一电极；(2)、在双室微生物燃料电池的阳极室中接种具有产电活性的微生物，以上述步骤(1)中制得的负载有非生物催化剂的单一电极作为阴极室的电极，阳极室与阴极室通过质子交换膜隔开，阳极室处于厌氧环境中，阴极室接种具有硝化和反硝化活性的活性污泥，且阴极室处于好氧环境中，阳极和阴极通过外电阻连接形成闭合回路；(3)、启动微生物燃料电池，稳定运行后制得表面负载有生物膜的阴极。