[发明专利]一种诱导聚苯胺负载石墨烯修饰电极反应器应用及除多环芳烃方法

说明书

本发明公开一种诱导聚苯胺负载石墨烯修饰电极反应器应用及除多环芳烃方法，通过对微生物电化学系统的阳极修饰聚苯胺并负载石墨烯提高对石油废水中多环芳烃萘的去除效果，首先在三电极系统中施加一定电位使得苯胺在空白石墨棒上成核，之后加入石墨烯对空白石墨棒进行循环伏安法扫描，得到修饰电极，使用修饰的电极在电化学反应器中进行具有电活性的降解微生物膜培养，采用1g/L的乙酸钠作为碳源，培养成熟的具有电活性的降解微生物膜对含有萘的溶液进行处理。本发明的优点是修饰电极实现降解性微生物的快速富集，进而实现对多环芳烃的高效去除，为微生物电化学技术在水污染处理领域的应用提供一个新的方法。

技术领域

本发明属于微生物电化学技术水处理领域，特别涉及一种诱导聚苯胺负载石墨烯修饰电极反应器应用及除多环芳烃方法。

背景技术

随着煤和石油在工业生产、交通运输以及生活中的大量开采和使用，产生的多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)成为了被广泛关注的有机污染物。多环芳烃指含有2个或2个以上苯环结构的有机化合物，包括萘、蒽、菲、芘等150余种物质，主要来源于煤和石油燃烧、废弃物焚化和机动车辆尾气排放等。PAHs是一类具有“三致”作用的有机污染物，其高稳定性、强疏水性和难降解性使其在环境中呈不断累积的趋势，PAHs具有毒性高、致癌致畸性强和持久性污染的特征，会对生态环境和公众健康造成严重危害。所以多环芳烃污染成为了亟待解决的环境问题。萘是一种常见的双环芳香烃化合物,是多环芳烃中水溶性和挥发性最强的一种。

目前废水中多环芳烃萘的去除方法依据其应用原理的不同可以划分为物理修复、化学修复以及生物修复。物理方法是通过物理作用对多环芳烃萘进行分离，在处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法包括吸附法、膜分离法等。但是存在的缺点是不能彻底降解PAHs，吸附效率低，分离困难等问题；化学方法包括催化氧化、光催化、化学氧化，湿式氧化法和超临界水氧化法等。化学方法虽然能有效降解PAHs，但同时存在二次污染和高能耗等问题，生物法是通过向废水中加入能降解多环芳烃的微生物，利用微生物的新陈代谢作用对废水中的污染物进行降解。生物方法具有经济、高效、二次污染少等优势，但是生物法在处理过程中微生物对于营养物质、pH、温度等条件要求高，难以适应多环芳烃废水成分复杂、水质波动大、毒性高的特点。因此，研究绿色可持续发展的降解方法尤为重要。

生物电化学系统作为一种成本低、操作简便新兴的技术，对水体中的多环芳烃具有较好的降解效果，该技术以电活性微生物为核心，通过氧化还原反应，将水体中的污染物转化成CO₂，H₂O以及其他有价值的小分子物质。生物电化学系统对污染物降解能力与电活性微生物的氧化还原活性密切相关，然而，由于产电微生物和电极间以胞外电子传递的方式进行电子转移，其转移率较低,因而性能受到很大的限制。在体系整个反应过程中，产电微生物与电极之间的电子传递是反应发生的关键一步，因此电极修饰成为提高微生物电化学系统对污染物的降解性能最直接、最普遍、最简单的方法。

发明内容

本发明目的是解决现有微生物电化学技术存在的电子转移效率低、电活性微生物以及降解性微生物在电极上富集效果差的问题，提供一种利用修饰电极的方法以实现微生物的快速富集以及电子的高效传递，进而实现水体中多环芳烃萘高效快速降解。

本发明的技术方案是一种诱导聚苯胺负载石墨烯修饰电极反应器应用，去除多环芳烃。

本发明的第二个技术方案是一种诱导聚苯胺负载石墨烯修饰电极反应器除多环芳烃应用方法，包括如下步骤：

1)具有电活性的降解微生物膜的培养

加入溶液为石油废水与磷酸缓冲溶液的混合液体，加入乙酸钠1g/L作为碳源，采用计时电流法进行具有电活性的降解微生物膜的富集培养，运行5–10天以形成具有厚度为80-90μm的降解微生物膜；

2)微生物电化学技术对水体中多环芳烃萘降解效果的检测与计算