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废旧锂离子电池中有价金属钴、电镀废水中铬、铜、镉等重金属污染与资源回收是人们关注的热点。处理与回收这些重金属的传统方法主要有化学法、物理化学法和生物法,这些方法存在二次污染严重、出水水质不达标、能源消耗高和回收率低等缺点。生物电化学系统(BESs)是微生物燃料电池(MFCs)和微生物电解池(MECs)的统称,在施加小电压(MECs)下利用微生物降解有机物释放质子和电子的同时产生电能(MFCs).合成化学物质、处理难降解污染物和生产清洁能源(氢气、甲烷等),在污水处理和回收资源方面具有广阔的前景。为了降低BESs中氧化还原反应耗能且避免使用贵金属催化剂,越来越多的研究利用微生物作为阴极催化剂促进目标产物的生成。因此,本研究利用生物阴极BESs处理和回收废水中的重金属离子。本研究实现了生物阴极BESs在还原co(Ⅱ)和梯度还原Cr(Ⅵ).Cu(Ⅱ)Cd(Ⅱ)中的应用：(1)探讨了生物阴极MECs还原co(Ⅱ)的外加电压、co(Ⅱ)初始浓度、其他电子受体和温度的影响,在外加电压0.2V、co(Ⅱ)初始浓度40mg/L、温度25。C时,Co(Ⅱ)还原速率为6.5±0.0mg/(L·h),Co(Ⅱ)比收率为0.502±O.005mol/mol COD,甲烷比收率为m068±O.002mol/mol COD；(2)通过分别构建以Cr(Ⅵ).Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)为末端电子受体的生物阴极MFCs(MFCsCr)、生物阴极MFCs(MFCsCu)和生物阴极MECs(MECSCd),实现生物阴极BESs梯度还原Cr(Ⅵ).Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)。在混合金属浓度Cr(Ⅵ)=Cu(Ⅱ)=Cd(II)=5mg／L.MECsCd施加电压0.5V条件下,在MFCsCr.MFCsCu和MECSCd反应器内Cr(Ⅵ)、 Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)完全还原,各产物比收率为0.208±O.001mol Cr/mol COD,0155±O.000mol Cu/mol COD,0.036±O.000mol Cd／mol COD,O.199±0.005mol H2/mol COD和0.011±0.001mol CH4/mol COD.