1.一种微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采用质子交换膜分隔的微生物电解池,阳极室中加入从污水处理厂获得的厌氧活性污泥并添加含微生物营养的阳极液,阳极室中通入连续的甲苯与空气的混合气作为唯一碳源,在阴极室中添加无机盐缓冲溶液;
阳极室使用碳气凝胶或生长导电聚合物聚吡咯的碳气凝胶作为阳极电极,阴极室使用碳布为电极并通过导线连接电化学工作站,通过电化学工作站提供外加电压以启动微生物电解池进行驯化,使阳极电极上形成阳极生物膜,作为驯化后的阳极;
碳气凝胶的制备具体包括:
S1:将氢氧化钠、尿素和去离子水混合均匀,放入2 6℃冰箱预冷10 30分钟,再将已用~ ~破壁机破碎后的纸浆加入搅拌2 4小时,后加入环氧氯丙烷搅拌0.5 2小时,将所得到的材~ ~料装入模具后在70 90℃水浴锅中老化6 10小时,后用去离子水进行置换至pH为中性,再放~ ~入‑75℃至‑85℃冰箱进行冷冻,后放入冷冻干燥机内形成气凝胶;
S2:将步骤S1所得气凝胶放置于管式炉中在氮气氛围下退火1 3 h,冷却后,制备得到~具有三维多孔结构的碳气凝胶;
生长导电聚合物聚吡咯的碳气凝胶,具体包括:
M1:将吡咯加入盐酸中,在磁力搅拌下将所述制备得到的碳气凝胶浸入溶液,得到吡咯溶液;
M2:将FeCl3加入盐酸中,得到氯化铁溶液,将氯化铁溶液滴入吡咯溶液中,所述的吡咯与FeCl3的用量之比为0.5~2 mL:2~4 g,聚合20~40 min后取出碳气凝胶片,并用去离子水洗涤至中性,干燥后得到生长导电聚合物聚吡咯的碳气凝胶;
2)将阳极改造为填充床式电极,外部为不导电的聚四氟乙烯,将步骤1)得到的驯化后的阳极破碎成块,填充到聚四氟乙烯中,使用石墨棒作为集流体,石墨棒与微生物电解池外壳连接处使用导电胶连接,阳极和阴极用导线连接构成闭合回路;
阳极室添加阳极液和经驯化的含有电活性菌的厌氧活性污泥以及甲苯;
阴极室为无机盐缓冲溶液;
运行时由电化学工作站提供外加电位,电子从阳极上电路传导到阴极,驱动阳极微生物降解甲苯。
2.如权利要求1所述的微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,步骤1)中,所述的质子交换膜采用Nafion117作为质子交换膜。
3.如权利要求1所述的微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,步骤1)中,所述的含微生物营养的阳极液为添加了维生素和矿物元素的无机盐缓冲溶液。
4.如权利要求1所述的微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,步骤1)中,所述的无机盐缓冲溶液由Na2HPO4、NaH2PO4·2H2O、KCl、NH4Cl和去离子水组成,其中,所述的无机盐缓冲溶液中Na2HPO4的浓度为27.2~37.2 mM,NaH2PO4·2H2O的浓度为12.8 ~22.8 mM,KCl的浓度为 1.2~2.2 mM,NH4Cl 的浓度为3.8~7.8 mM。
5.如权利要求1所述的微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,步骤1)中,电化学工作站提供的外加恒定电位为0.3 1.2 V vs. SHE阳极电位。
~
6.如权利要求1所述的微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,步骤1)中,启动微生物电解池进行驯化,驯化周期为3‑5天,每个周期结束后更换两个室中的溶液,经过多个周期批次的驯化后,甲苯去除率接近稳定,驯化结束。
7.如权利要求1所述的微生物电解池降解甲苯的方法,其特征在于,步骤S1中,所述尿素、氢氧化钠、纸浆质量比为10 14:5 9:3 5;
~ ~ ~
步骤S2中,管式炉的温度为700 900℃。
~