[发明专利]一种微电场刺激耦合阴极厌氧/阳极好氧实现底泥中多氯联苯去除的方法与装置

说明书

本发明公开了一种微电场刺激耦合阴极厌氧/阳极好氧实现底泥中多氯联苯去除的方法与装置。该装置由阳极室和阴极室组成，阳极室和阴极室通过阳离子交换膜分隔开；阳极室和阴极室内均匀分布有石墨粒；所述阳极电极经过高性能催化产氧材料修饰，所述阴极电极经过高性能催化产氢材料修饰。采用上述装置实现底泥中多氯联苯去除的方法包括步骤：（1）在阳极室接种含有好氧脱卤菌的底泥，加入低多氯联苯、电子供体和营养液；（2）阴极室中接种含厌氧脱氯菌的混合污泥，加入高多氯联苯；（3）接通外电路，启动运行装置，实现厌氧‑好氧耦合同步降解PCBs。本发明方法操作简单、经济适用，不产生二次污染。

技术领域

本发明涉及微生物降解多氯联苯技术领域，具体涉及一种微电场刺激耦合阴极厌氧/阳极好氧实现底泥中多氯联苯去除的方法与装置。

背景技术

多氯联苯（Polychlorinated Biphenyls, 简称PCBs）是一类经过化学催化反应，将联苯上氢原子氯化取代而生成的氯代芳香烃类化合物，共有209种同系物（PCB1~PCB209），其化学表达式为C₁₂H_10-nCl_n，PCBs具有热力学稳定性、不可燃性、化学惰性等优良理化性质，曾广泛应用于电力加工、塑料加工、化工和印刷等领域，主要的商用类型包括Aroclor、Fenclor、Kanechlor、Phenclor等。后被发现具有免疫毒性、神经毒性、发育毒性及“三致”特性，PCBs已被禁用并列入《斯德哥尔摩公约》首批持久性有机污染物（PersistentOrganic Pollutants，简称POPs）名单。

自然界中PCBs的去除主要依靠紫外线照射的光降解作用和土著微生物的酶催化作用，效率往往很低，例如：水中PCBs的半衰期超过两个月，土壤沉积物大于六个月，动物体内则长达1～20年不等。因此，以PCBs为目标污染物，寻求一种高效、经济、可控的微生物强化方法，实现污染物去除、毒性削减显得十分必要，对污染地区土壤的实际修复也有重要参考意义。

微生物去除PCBs的过程包括厌氧条件下的还原脱氯和好氧条件下的氧化降解，高氯代联苯在厌氧条件下进行还原脱氯转化至低氯态联苯，继而由好氧菌开环分解直至完全矿化。PCBs的生物降解最开始也是最重要的步骤即是厌氧还原脱氯过程，因此对土壤及沉积物环境中微生物驱动的厌氧还原过程开展研究至关重要，这对污染区土壤的原位修复和毒性削减有理论参考价值和实际应用潜力。

针对PCBs污染治理已有的方法种类较多，均存在一定的局限性：物理焚烧对设备要求高、会带来二次污染（产生二噁英等物质）；化学催化需要昂贵的催化剂、操作复杂；微生物修复局限性表现为对环境条件依赖性强、降解速度慢且不够彻底。尽管如此，微生物修复相对前两种方法有着环境友好、操作简单、经济适用以及可进行大规模污染处理的优点而得到广泛关注。

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电场刺激耦合阴极厌氧/阳极好氧实现底泥中多氯联苯去除的装置。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置的微电场刺激耦合阴极厌氧/阳极好氧实现底泥中多氯联苯去除的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现。

一种微电场刺激耦合阴极厌氧/阳极好氧实现底泥中多氯联苯去除的装置，由阳极室和阴极室组成，阳极室和阴极室通过阳离子交换膜分隔开；所述阳极室设置电池阳极加液口和阳极电极，所述阴极室设置阴极加液口和阴极电极，阳极电极和阴极电极通过外电路连接外电源和电路开关；所述阳极室和所述阴极室内均匀分布有石墨粒；所述阳极电极经过高性能催化产氧材料修饰，所述阴极电极经过高性能催化产氢材料修饰。

进一步地，所述高性能产氧材料包括过渡金属氧化物、多元金属氧化物或非金属化合物。

进一步地，所述高性能催化产氢材料包括过渡金属磷化物、过渡金属氮化物或过渡金属碳化物。