综述：微生物燃料电池介导的偶氮染料降解：关于阳极、阴极、膜界面及放大潜力的全面综述

《REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY》：Microbial fuel cell mediated azo dye degradation: a comprehensive review on anode, cathode, membrane interfaces and scale-up potential

微生物燃料电池（MFC）技术处理偶氮染料的机制及创新应用研究，重点包括电极反应（阳极偶氮键还原生成芳香胺、阴极脱色或降解为中间产物）、材料优化（纳米材料整合提升电子转移率、膜技术改进）、规模化进展（集成系统与MFC堆叠），未来需整合材料、微生物交互、反应器设计与参数优化以实现实际应用。

　　

摘要

由于偶氮染料的毒性及其对传统处理方法的抗性，其排放量的不断增加引发了生态问题。微生物燃料电池（MFC）技术长期以来一直被认为是处理难降解废物的潜在解决方案，例如偶氮染料废水，它同时具备降解染料和回收能量的双重优势。本文阐述了偶氮染料的结构、化学性质及其在MFC中的降解过程，重点讨论了电极处的氧化还原反应。在阳极，借助微生物催化剂的作用，偶氮键被还原生成芳香胺；在阴极，偶氮染料可以作为电子受体导致染料脱色，或者通过高级氧化过程降解为较小的中间体。本文总结了阳极处的染料降解机制、电极材料、微生物催化剂、共底物、生物/非生物阴极上的降解过程以及MFC中使用的各种膜。还探讨了将纳米材料集成到MFC组件中以提高电子传输速率、降低电极过电位、促进电极与微生物的相互作用以及增强膜对阳离子传输的作用。此外，还概述了通过与其他处理系统结合以及堆叠多个MFC来扩大MFC处理规模的最新进展。最后，本文提出了未来发展方向，即通过整合关于MFC材料、微生物相互作用、反应器设计和操作参数的研究成果，以实现MFC的实际应用。

图形摘要

由于偶氮染料的毒性及其对传统处理方法的抗性，其排放量的不断增加引发了生态问题。微生物燃料电池（MFC）技术长期以来一直被认为是处理难降解废物的潜在解决方案，例如偶氮染料废水，它同时具备降解染料和回收能量的双重优势。本文阐述了偶氮染料的结构、化学性质及其在MFC中的降解过程，重点讨论了电极处的氧化还原反应。在阳极，借助微生物催化剂的作用，偶氮键被还原生成芳香胺；在阴极，偶氮染料可以作为电子受体导致染料脱色，或者通过高级氧化过程降解为较小的中间体。本文总结了阳极处的染料降解机制、电极材料、微生物催化剂、共底物、生物/非生物阴极上的降解过程以及MFC中使用的各种膜。还探讨了将纳米材料集成到MFC组件中以提高电子传输速率、降低电极过电位、促进电极与微生物的相互作用以及增强膜对阳离子传输的作用。此外，还概述了通过与其他处理系统结合以及堆叠多个MFC来扩大MFC处理规模的最新进展。最后，本文提出了未来发展方向，即通过整合关于MFC材料、微生物相互作用、反应器设计和操作参数的研究成果，以实现MFC的实际应用。

图形摘要