我实验室在微生物燃料电池研究方面取得重要进展

　　在国家重大水污染专项课题和城市水资源与水环境国家重点实验室课题的资助下，实验室成员陈志强教授课题组在微生物燃料电池深度脱盐和去除重金属方面的研究日前取得了重要进展。该课题组的3篇相关研究成果《微生物燃料电池耦合膜电容去离子技术提高脱盐效率的研究》、《新型微生物燃料电池同步脱盐和去除铜离子的研究》、《一种能够同步脱盐和除六价铬的微生物燃料电池研究》今年陆续发表于环境领域国际著名期刊《脱盐》上（合计影响因子11.88）。这3篇论文的新颖性和重要性受到了审稿人的充分肯定，我校为论文的唯一署名单位。
　　课题组针对传统微生物脱盐燃料电池对低浓度盐水脱盐效率较低的问题，创新性地提出将微生物脱盐燃料电池与膜电容去离子技术耦合处理盐水的思路。其基本原理为：首先利用微生物脱盐燃料电池对高浓度盐水进行脱盐处理，然后以微生物脱盐燃料电池为电源，两端连接特制的活性炭-膜电容器，让经过燃料电池处理后的低浓度盐水按一定的流速流过电容器，利用电容器所产生的电场作用对其中的钠离子和氯离子进行去除，从而使得最终出水的盐浓度达到接近淡水的程度。该技术成果可望实现特殊环境下（如缺少电）的海水淡化。
　　另据了解，课题组结合目前国内外重金属治理存在的实际问题，建立四室微生物脱盐燃料电池，同步实现了产电、脱盐与重金属回收。与传统三室微生物脱盐燃料电池不同，四室微生物脱盐燃料电池包括阳极室、浓缩室、脱盐室和阴极室四个功能区，中间分别用两片阴极膜和阳极膜隔开，防止相互干扰。由于阴极液采用的是人工配制的含铜废水，而不是传统的铁***和含铂催化剂的空气阴极，从而大大降低了整个系统的造价。研究发现，由阳极微生物产生的电子通过外电路到达了阴极表面，被阴极液中的铜离子所捕获，铜离子由此被还原成了单质铜沉积在阴极材料表面。由于阴阳极室两边的离子平衡作用，中间脱盐室里的钠离子和氯离子分别会向阴极和阳极迁移，从而达到除盐的目的。这种新型的四室微生物脱盐燃料电池不仅能满足传统类型的产电和脱盐效能，而且能够将废水中的铜离子还原铜单质进行回收利用，为今后生物法处理重金属废水开阔了思路。此外，课题组还利用三室微生物脱盐燃料电池对含铬废水进行处理，在产电和脱盐的同时，能将阴极室毒性较大的六价铬转化为毒性较小的三价铬离子，去除率可以达到75%以上。目前，课题组正在进行利用生物阴极处理重金属废水方面的研究。

 

微生物燃料电池耦合膜电容去离子技术实现深度脱盐

四室微生物脱盐燃料电池实现产电、脱盐与重金属回收