英科學家發明基于微生物燃料電池的電絮凝工藝

時間：2019-04-09 11:02:36 來源：IWA國際水協會 作者：

能量自給同時還能去除重金屬

工業化的全球快速推進和人類活動產生了各種含有金屬的污水。盡管面對許多挑戰，污水里的金屬總歸是要處理的，重金屬的回收必將是污水處理資源化的重要內容之一。換言之，這些污水一方面可能對人們健康和環境產生重大的影響，但另一方面卻同樣可能成為金屬回收的寶貴來源。

2018年的9月IWA國際水協聯合國際微生物生態學會（ISME）發布了《關于生物技術工作組群的最新進展報告》。在前段時間的推送中，IWA微信公眾號也曾向大家介紹過這個報告的整體內容。而在今天的微信推送中，我們將向大家拓展介紹報告中曾經提及的有關英國西英格蘭大學Gajda等人研究的微生物燃料電池（MFC）污水處理技術，看該技術是如何在實現能量自給的同時來回收重金屬。

原理簡介

生物電化學系統是利用吸附在任一一個或者兩個電極上的微生物催化氧化反應（生物陽極）或/和還原反應（生物陰極）的生物電化學反應器。它可分為微生物燃料電池和微生物電解池兩種類型。當微生物將底物氧化，陽極還原，外電路電子傳輸、質子遷移進入陰極發生還原反應，這樣的產電裝置就成為了微生物燃料電池(Microbialfuel cells MFCs)。

微生物燃料電池原理圖

微生物燃料電池（MFCs）是通過微生物的新陳代謝作用產電。在新陳代謝的最后階段，電子會沿著細胞膜傳送到最終的電子受體，一般為在氧化情況下的氧氣。而在微生物燃料電池里，細菌將它們的電子傳到胞外的一個陽極上，然后電子通過外電路從陽極流向陰極，從而形成電流。

另一方面，非生物電化學工藝是處理含金屬廢水的常用技術技術，一般包括吸附、浮選和物理化學手段，如電凝法（EC - electrocoagulation）。電凝又稱電絮凝，其一般原理是利用浸沒污水的金屬電極形成的直流電源，通過吸收陽極（鋁或鐵）釋放具有凝結作用的離子來分解污染物，同時在陰極發生的還原反應生成氫氧根。陽極產生的金屬離子和陰極產生的氫氧根離子形成各種氫氧化物，改變了電極附近溶液的離子組成以及pH、電導率等參數等，使其以絮體的形式聚集并沉降下來。這是一種去除細小懸浮顆粒物的有效方法。

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