[发明专利]利用微生物电解池去除底泥中多氯联苯的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种利用微生物电解池去除底泥中多氯联苯的装置及方法。

背景技术

多氯联苯由于其热力学稳定性、化学惰性、不易燃性、高电导率等优良的理化性质而被大量应用在工业生产领域中，20世纪60年代中期，全世界多氯联苯年产量约为10万吨，自20世纪70年代开始，我国的多氯联苯年产量接近万吨。作为一种典型持久性有机污染物，多氯联苯的潜在毒性和结构稳定性给人体健康和自然环境带来了严重危害，因此寻求一种有效修复受污染土壤的方法迫在眉睫。目前针对多氯联苯的去除方法包括传统降解方法和新兴降解技术，传统降解方法有封存填埋法，高温焚烧法；新兴降解技术有超临界水氧化法、溶解电子技术、化学还原法、光化学降解法和微生物降解法。多氯联苯去除方法的选择主要取决于其负载形态、种类以及浓度值，其中微生物降解法较其他几类方法而言，有着成本低廉，操作简便，无二次污染，具备原位修复意义等优势，同时降解速率缓慢，需要辅助手段提高多氯联苯可生化性也是微生物降解法的缺点所在。

近年来，微生物燃料电池技术在废水处理，脱盐，制备生物传感设备中的应用日趋成熟，衍生的底泥-微生物燃料电池技术促进复杂有机物诸如苯酚、菲、石油的自然修复也逐渐得到重视。

因此在节约操作成本，避免二次污染的前提下，我们利用微生物电解池的方式，来强化污染土壤中多氯联苯的还原转换和氧化去除，为多氯联苯的原位修复技术提供了新的思路。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种利用微生物电解池去除底泥中多氯联苯的装置。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置去除底泥中多氯联苯的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种利用微生物电解池去除底泥中多氯联苯的装置，由双室微生物电解池和多通道电化学工作站组成，双室微生物电解池包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室通过阳离子交换膜分隔开，阳极室设置阳极电极和参比电极，阴极室设置阴极电极，阳极电极、阴极电极和参比电极连通多通道电化学工作站，工作站可控制阳极室的电位保持恒定(相对参比电极)。

所述的参比电极为饱和甘汞电极，所述的阳极电极和阴极电极的材料优选碳纸、石墨毡、碳布；阳极更优选经过预处理的碳纸，所述的预处理方法为用去离子水将碳纸冲洗烘干后，置于乙醇中常温下浸泡24h，随后在100℃下热处理12h；经热处理后的碳纸放在碱液与乙醇的混合液中浸泡24h，最后用去离子水漂洗并烘干；阴极更优选经过预处理的石墨毡，所述的预处理方法为将石墨毡浸泡在质量分数为10％的双氧水中，90℃下水煮2h，去离子水冲洗后并于去离子水中水煮2h，取出烘干。

所用的多通道电化学工作站为多通道恒电位仪。

一种利用上述装置去除底泥中多氯联苯的方法，包括以下操作步骤：

向阳极室接种经过驯化的混合电化学活性菌，加入乙酸钠作为电子供体，用pH为7.0的磷酸盐缓冲溶液与培养液的混合液加满阳极室剩余部分及阴极室，观测到混合电化学活性菌能持续产电，即稳定挂膜后，倒掉阳极室中的液体，接种高氯酸盐驯化菌，再加入含有多氯联苯的底泥；阳极室剩余容积及阴极室均补满高氯酸盐驯化基础培养液，且基础培养液经曝氮气处理除去其中的溶解氧；利用多通道恒电位仪连通双室微生物电解池的三电极，设定阳极电位为+0.2V(相对于参比电极)，正式运行后定期补充乙酸钠，完成对底泥中多氯联苯的去除。

所述乙酸钠在阳极室的浓度优选为10mM。

所述的混合电化学活性菌为好氧活性污泥在双室微生物电解池中，在施加电位刺激并保持阳极室内浓度为10mM的乙酸钠作为电子供体的情况下驯化得到；所述高氯酸盐驯化菌为厌氧活性污泥，在以硫粉作为电子供体，提高底物高氯酸盐的浓度的情况下，进行逐级驯化后得到。

所述pH为7.0的磷酸盐缓冲液与营养液的混合液的成分包括22.2g/L Na₂HPO₄·12H₂O、5.92g/L NaH₂PO₄·2H₂O、5.88g/L NaCl、1.0g/L NaHCO₃、0.10g/L FeSO₄、0.10g/L KCl、0.015g/L CaCl₂、0.25g/L NH₄Cl、10mL/L矿物质溶液和10mL/L维他命溶液。