在这个工业化进程快速推进的时代,重金属所带来的污染日甚一日。它不仅严重破坏了自然环境,更对人类的健康造成了威胁。因此,对重金属污染的处理在全球范围内引起了广泛的关注。其中对水体重金属的处理是解决重金属污染的关键环节,然而,目前已有的处理手段受到高能耗、高成本和二次污染等限制。于是,本研究提出了以腐败希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens,S.putrefaciens）为基础的微生物处理办法,该方法能耗低、成本低廉并对环境友好,是一种具有潜在应用价值的新方法。首先,本文研究了S.putrefaciens对水溶液中Co2+的去除率。通过ICP的测试可知,在最佳条件下S.putrefaciens对Co2+的去除率可以达到58.37±6.45%。另外,通过FTIR、XRD、TEM及XPS等方法的表征,回收产物被确定为Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）PO4@EPS。本文还探究了Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）PO4@EPS催化毒性染料污染物4-硝基苯酚（4-NP）还原降解的能力。结果表明,S.putrefaciens所回收的重金属产物能有效催化Na BH4还原4-NP反应,即100μL 2mg·L-1的Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）PO4@EPS可以在18 min内催化4-NP完成86.47%的转化,因此该材料具有实际应用价值。此外,当S.putrefaciens被用于含Co模拟废水的处理时,其对Co2+、Mn2+和Ni2+的去除率分别为62.44±3.13%、71.59±2.71%和67.64±2.44%。并且,从模拟废水中得到的回收产物展现出比Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）PO4@EPS更好的催化效果,它对4-NP的催化还原在80 s内就达到了86.94%,超过了Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）PO4@EPS材料18 min的催化效果。通过TEM对产物进行观察可知,S.putrefaciens对Co2+处理效果的提升和产物催化性能的改善,是因为在细菌胞内形成了纳米级回收产物。随后,本文构建了以S.putrefaciens为基础的双室微生物燃料电池,并研究了其产电输出的性能。实验结果显示,该装置的最高输出电压为371.6 m V,相应的最大功率为1.436 W·m-2。结合电池产电输出和化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）的变化,本文计算出其库仑效率为22.02%。荧光显微镜和电化学表征技术被用于探究反应过程中S.putrefaciens的产电行为和电池的电化学性质变化。结果表明,S.putrefaciens的产电活动伴随着具有电活性的胞外聚合物产生,它们加强了菌体与电极间的电子传递,这有助于S.putrefaciens的产电输出。本文还通过阻抗拟合探究了S.putrefaciens在阳极区内的产电活动,由结果可知:在反应初期,S.putrefaciens通过代谢营养基质产生电子,并利用生物膜包裹电极,促进电子传递;随着反应的进行,电极上的生物膜趋于成熟,电池电压输出趋于稳定;但在反应后期,S.putrefaciens的活性下降,电池的内部阻抗快速增大,阻碍了电能的输出。最后,结合S.putrefaciens较强的产电能力和对重金属Co2+的去除能力,本研究设计了一套S.putrefaciens同位产电及回收重金属的装置。虽然Co2+的引入对S.putrefaciens产生了不利影响,但本装置所能输出的最高电压依然保持在364.5 m V,与之对应的最大输出功率为1.38 W·m-2。同时,因为总COD变化量的减少,其库仑效率反而提升至38.45%。通过ICP测试进一步证明,装置内S.putrefaciens对Co2+的去除率可以达到39.86%,且阳极区回收的Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）PO4@EPS也提升了微生物燃料电池的电化学性能。另外,本研究还将工业废水中常见的污染离子(Cu2+)添加到阴极液中,利用S.putrefaciens所产生的电能对其进行回收,最后在阴极区成功回收得到青色固体产物。XPS的表征结果表明这些产物为含Cu（0）的Cu2（OH）2CO3。综上所述,本文基于S.putrefaciens构建的微生物燃料电池能够实现同位产电及重金属回收。本研究不仅为重金属污染水的处理提供了一种更加低耗、成本低廉和环境友好的新途径,也为进一步的研究提供了参考。