微生物燃料電池( MFC) 是近年迅速發展起來的一種新型污水處理技術,它利用微生物的作用,在降解有機污染物的同時回收部分電能,因此受到廣泛關注[1 ~ 4]。從2002 年起到現在,MFC 輸出功率密度提高了近千倍,顯示出強勁的發展勢頭。但是我們應該看到,輸出功率的提高,主要是結構和材料等非生物部分優化降低歐姆阻力的貢獻,包括離子強度、電極間距、中間質子膜的替代、反應器結構和操作條件的優化等[5 ~ 11],而對于MFC 區別于其他燃料電池最核心的陽極過程,尤其是產電菌與電極之間的作用機制,目前了解還極其有限,進一步降低由其引起的非歐姆阻力是進一步降低內阻、提高輸出功率的關鍵。混合菌是目前MFC 陽極研究中最常用的接種形式[12,13],這種接種方式操作方便,抗環境沖擊能力強,對MFC 的工程實用化有較大優勢。但是其中是何種微生物起產電的關鍵作用難以確定,定量描述困難,同時在混合系統內可能存在多種產電菌的聯合作用以及復雜多樣的電子傳遞機制,更增加了過程機理解析的難度。分離高效產電菌并以純菌為研究對象進行機理解析是一個可行的途徑,這就需要開發可滿足純菌研究要求的可滅菌MFC。基于此,筆者設計搭建了一種可滅菌的組件式兩瓶型MFC,對其各組件進行了比較,考察了接種Geobacter sulfurreducens 后MFC 的運行情況,以期通過該研究在材料選擇、反應器設計和加工上為同行提供一些參考,推動國內MFC 對純菌研究的進程。 |