1.一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于包括以下过程:
1)生物阴极的驯化与启动
采用由质子交换膜分隔成阴极室和阳极室的微生物电解池MEC进行驯化,阴极室接种厌氧活性污泥并添加阴极液,并加入1,2‑二氯乙烷和葡萄糖,其中阴极液中加入微量维生素液和微量矿物以满足阴极微生物生长的基本条件;在阳极室中添加含有亚铁氰化钾的阳极液,阳极液是以硫酸钠作为电解质;阴极室和阳极室中均使用碳布作为电极并通过导线连接直流电源,通过对直流电源提供外加电压以启动微生物电解池进行驯化,使阴极电极上形成阴极生物膜作为生物阴极;
2)微生物光电化学池MPEC的构建与运行
将步骤1)具有驯化生物阴极的MEC升级改造为MPEC,将阳极室改造为光阳极室,阳极室侧面为透光的石英玻璃;所述光阳极室的光阳极是以钛片上生长蓝色TiO2纳米管的BlueTiO2‑NTA材料作为基体,基体表面负载分布g‑C3N4纳米颗粒,光阳极和生物阴极用导线连接构成闭合回路;阴极室添加阴极液和经驯化的含有电活性菌的厌氧活性污泥以及1,2‑二氯乙烷,阳极室添加以硫酸钠作为电解质的阳极液;运行时用氙灯透过石英玻璃照射光电极,光阳极上产生的电子经外电路传导到阴极,驱动阴极微生物降解1,2‑二氯乙烷;
所述钛片上生长蓝色TiO2纳米管的BlueTiO2‑NTA材料的制备方法包括以下步骤:M1:将钛片用砂纸进行水磨后,分别在丙酮、乙醇和去离子水在中超声清洗,再在硝酸与氢氟酸的混合溶液中进行化学抛光,得到前处理后的钛片;
M2:将直流电源正负极分别连接步骤M1前处理后的钛片与铂片,以含氟化铵的丙三醇水溶液为电解液,在20 40 V恒电压下阳极氧化1 4 h;阳极氧化后的钛片置于马弗炉中400~ ~
500℃退火1 3 h;
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M3:将直流电源正负极分别连接步骤M2处理后的钛片材料与铂片,以磷酸盐缓冲溶液2
为电解液,以0.01~0.02 A/m的电流极化20~60 s,即得到Blue TiO2‑NTA材料;
以Blue TiO2‑NTA材料作为基体,在基体表面负载分布g‑C3N4纳米颗粒的制备方法包括以下步骤:S1:将Blue TiO2‑NTA材料浸入尿素溶液中进行浸渍,在室温抽真空的条件下浸渍,拿出样品氮气吹干干燥,重复浸渍、干燥的操作5 20次;
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S2:将步骤S1所得样品放置于管式炉中在氮气氛围下退火1 3 h,冷却至室温,即制备~得到g‑C3N4/Blue TiO2‑NTA复合电极;
步骤S1中,所述尿素溶液浓度为8 15 wt%;步骤S2中,管式炉温度为500 600℃。
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2.如权利要求1所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤S1中,重复浸渍、干燥的操作8 12次。
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3.如权利要求1所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤1)中,阴极液为无机盐缓冲溶液,阴极液中加入1,2‑二氯乙烷和葡萄糖的浓度分别为1 3mM和0.8 3mM;阳极液为0.05 0.2 M硫酸钠溶液,亚铁氰化钾在阳极液中的添加~ ~ ~浓度为50 150 mM。
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4.如权利要求1所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤2)中,阴极液为无机盐缓冲溶液,且阴极液中加入1,2‑二氯乙烷的浓度为1 3 ~mM;阳极液为0.05 0.2 M硫酸钠溶液。
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5.如权利要求3或4所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于无机盐缓冲溶液组成为:32.2 mM Na2HPO4,17.8 mM NaH2PO4·2H2O,1.7 mM KCl,
5.8 mM NH4Cl,溶剂为去离子水。
6.如权利要求1所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤1)中,对直流电源提供的外加电压为0.3 0.8 V;步骤2)中氙灯照射的光强为50~2
200 mW/cm。
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7.如权利要求6所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤1)中,对直流电源提供的外加电压为0.5 V;步骤2)中氙灯照射的光强为150~2
200 mW/cm。
8.如权利要求1所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤1)中,通过对直流电源提供外加电压以启动微生物电解池进行驯化时,期间每隔1‑3天为一个周期,每个周期结束后更换两个室中的溶液,经过多周期批次的驯化后,1,
2‑二氯乙烷去除率接近稳定,阴极电极上充分形成阴极生物膜,即启动完成。
9.如权利要求1所述的一种光电驱动微生物光电解池降解1,2‑二氯乙烷的方法,其特征在于步骤M3中,磷酸盐缓冲溶液的组成为:KH2PO4浓度=0.1 M,pH 7.2;步骤M2中电解液为
80 85 wt%的丙三醇水溶液,其中添加氟化铵的浓度为0.25 0.3 M。
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