[发明专利]一种用于微生物燃料电池且含有镉离子的阳极液及其应用

说明书

本发明提供一种用于微生物燃料电池且含有镉离子的阳极液及其应用，该阳极液含有底物、营养液，所述营养液中含有镉离子。本发明利用低浓度Cd²⁺促进接种物中的产电微生物生长繁殖，从而有效促进了阳极表面生物膜的形成，缩短了反应器的启动时间。本发明在实际应用过程中，可以充分利用废水中的Cd²⁺，具有环保、经济等优势。

技术领域

本发明涉及微生物电化学领域，特别是涉及一种用于微生物燃料电池且含有镉离子的阳极液及其应用。

背景技术

微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)能够将有机污染物的化学能通过微生物电子传递直接转化产生电能。MFC条件温和、操作简易，在废水处理、生态修复等方面具有广泛的应用前景。

MFC中阳极生物膜是MFC技术的关键所在，阳极生物膜是MFC阳极产电微生物生长繁殖的重要场所，MFC阳极膜表面的微生物能够分解有机物产生电子和质子，电子经膜上的载体传递到细胞外膜，再经外膜传递到胞外电子受体。阳极生物膜的形成保证了有机污染物的持续高效去除和污水中的化学能向电能的持续转化。

MFC的成功启动，需要在反应器的阳极表面实现产电微生物的富集生长，但是现有的富集驯化过程往往需要很长的一段时间，亟待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷和不足，提供一种促进微生物燃料电池中阳极生物膜形成的阳极液及方法。本发明通过向反应器中滴加低浓度的重金属Cd²⁺，有效地促进了阳极产电微生物的生长富集，缩短了MFC的启动时间。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种用于微生物燃料电池的阳极液，所述阳极液包括底物、含有镉离子的营养液。

可选地，所述镉离子的浓度为0.1-200μg/L，还可以为0.5-100μg/L，还可以为0.5-10μg/L，包括但不限于0.1μg/L、0.2μg/L、0.3μg/L、0.4μg/L、0.5μg/L、0.6μg/L、0.7μg/L、0.8μg/L、0.9μg/L、1μg/L、2μg/L、3μg/L、4μg/L、5μg/L、6μg/L、7μg/L、8μg/L、9μg/L、10μg/L、20μg/L、30μg/L、40μg/L、50μg/L、60μg/L、70μg/L、80μg/L、90μg/L、100μg/L、110μg/L、120μg/L、130μg/L、140μg/L、150μg/L、160μg/L、170μg/L、180μg/L、190μg/L、200μg/L。

可选地，所述底物选自乙酸钠、葡萄糖中的任一种，采用葡萄糖时，需预先进行发酵处理。

可选地，所述底物在阳极液中的浓度为1g/L。

可选地，所述镉离子的价态为+1、+2、+3、+6中的至少一种，优选为+2。

可选地，所述营养液还含有缓冲溶液、维生素营养液、痕量元素溶液。

可选地，所述缓冲溶液选自Pipes缓冲液，该缓冲液可通过1,4-哌嗪二乙磺酸固体粉末加水配置而成。由于PBS缓冲液可能与重金属镉离子螯合，因此，优选采用Pipes缓冲液。

可选地，所述缓冲溶液含有的组分在阳极液中的终浓度如下：50mM 1,4-哌嗪二乙磺酸溶液(Pipes)、0.31g/L氯化铵(NH₄Cl)、0.13g/L氯化钾(KCl)。