微生物燃料电池处理糠醛废水性能的研究

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糠醛化学性质活泼,被应用于很多工业生产中作为中间体并被广泛应用于医药农药制取和合成橡胶等工业;近年来,随着糠醇、呋喃树脂和四氢呋喃等多种重要的糠醛衍生物在工业上的广泛应用加大了糠醛的需求量,这也快速促进了糠醛工业的发展。随之而来的是其工业废水带来的污染问题也越来越严重,寻求一种高效低耗的处理方式迫在眉睫。近年来发展和兴起的微生物燃料电池(MFC),是利用微生物将有机物分解的同时产生电能的装置。很多学者将其用于产生目标产物同时产电;也用于降解污染物的同时产生电能。微生物燃料电池是一种污水的资源化处理的方法。本研究以1 g/L的葡萄糖为底物,以碳刷为阳电极,碳毡为阴电极,以糠醛为基质将驯化好的微生物加入阳极室中,构建处理糠醛废水的MFC,其最大输出功率达到0.132 mW/m2,内阻约为2300 Ω。本研究首次利用MFC处理糠醛废水。当糠醛浓度较低时(300 mg/L,1000 mg/L,3000 mg/L)糠醛的降解效率可达到99%。当浓度增加到7000mg/L时,产电时间286 h,整体降解率稍有降低,但也达到91%。糠醛浓度为1000 mg/L和3000mg/L时处理效果最佳,可完全去除糠醛,最大输出电压约250mV,超过100 mV的时间长达60-117 h。利用高通量测序技术对阳极微生物群落进行了分析。从阳极生物膜中鉴定出6种活性较高的厌氧细菌,分别是Burkholderia(伯克霍尔德氏菌)、Clostridium sensu stricto(梭菌科细菌)、Klebsiella(克雷伯氏菌属)、Ethanoligenens(厌氧杆菌属)、Acidocella(厌氧杆菌属)。
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