[发明专利]一种电子驱动型耦合生物电化学的降解系统和方法及其应用

权利要求书

1.一种电子驱动型耦合生物电化学降解系统，其特征在于，包括待处理土壤(3)、植于土壤中的植物(4)、分别位于土壤基质两侧的阴极层(6)和阳极层(2)，连接阴极层和阳极层之间的导线(5)、以及连接于导线上的外接电阻(8)；土壤基质中掺有半导体矿物颗粒和腐殖质。

2.根据权利要求1所述的电子驱动型耦合生物电化学的降解系统，其特征在于，所述半导体矿物颗粒为天然金红石、蒙脱石、铁氧化物、闪锌矿、锰矿中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的电子驱动型耦合生物电化学的降解系统，其特征在于，所述植物为双子叶植物棉、蒲公英、大豆、番茄和草本植物南瓜中的一种或几种。

4.一种权利要求1～3中任一项所述电子驱动型耦合生物电化学降解系统的降解方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将半导体矿物颗粒进行分散处理，将腐殖酸进行活化处理，将待处理土壤和阳极接种厌氧污泥；

(2)将分散处理后的半导体矿物颗粒、活化处理后的腐殖酸和接种厌氧污泥的土壤混合搅拌均匀，得到土壤基质，形成的复合电子传递网络；

(3)构建降解系统，降解系统从下至上依次为阳极层、土壤基质和阴极层，在土壤基质中种植植物，形成植物根系-阳极复合区，运行降解系统实现污染物的降解。

5.根据权利要求4所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)中，厌氧污泥与土壤的质量比为1∶20～40，厌氧污泥的浓度为50～100g MLSS/L。

6.根据权利要求4所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)中，半导体矿物颗粒的分散处理包括将半导体矿物颗粒进行粉碎过筛处理，将处理后的颗粒、十二烷基硫酸钠按质量比1∶4～6混合得到混合液；将混合液进行超声处理、恒温搅拌处理，即得。

7.根据权利要求4所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)中，活化处理包括：将腐殖酸置于活化处理液中，室温条件下采用恒温震荡摇床处理24～48h；腐殖酸的浓度为0.1～1g/mL，活化处理液的浓度为1～5mol/L的盐酸-氢氟酸混合溶液，盐酸和氢氟酸的体积比为1∶1～3。

8.根据权利要求4所述的降解方法，其特征在于，步骤(2)中，每1g土壤中，加入半导体矿物颗粒和腐殖酸的总量为20～50mg，且半导体矿物颗粒与腐殖酸的质量比为1∶1～5。

9.根据权利要求4所述的降解方法，其特征在于，步骤(3)中，降解系统在25～35℃运行15～45天。

10.一种权利要求1所述的电子驱动型耦合生物电化学降解系统在降解污染物中的应用，其特征在于：所述污染物为有机污染物、抗生素或重金属，有机污染物的浓度为100～1000mg/kg。