电极材料调控胞外聚合物氧化还原特性强化电活性微生物群落降解三氯乙烯的机制与性能研究

本文系统研究了不同电极材料对电活性混合菌群胞外聚合物（EPS）氧化还原特性的影响，发现双碳毡电极（MEC-BTF3）反应器表现最优，其低电荷转移内阻显著提升电子传递速率，使三氯乙烯（TCE）降解效率达94.3%。EPS中β-折叠占比40.0%有效促进微生物聚集体稳定性，为优化生物电化学系统（BES）提供了关键理论依据。

　　

Highlight

化学试剂、营养液与微生物

三氯乙烯（TCE，纯度99.8%）购自阿拉丁生化科技有限公司（中国上海），其他化学试剂均来自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。本研究所有化学品均为分析纯级别。

实验所用营养液包含1.0 g/L (NH₄)₂SO₄、50 mM磷酸盐缓冲溶液（pH 7.0）及1.0 mL/L Wolfe氏维生素微量元素溶液。

电活性混合微生物群落源自某污水处理厂厌氧污泥……

不同电极材料对TCE降解性能的影响

微生物电解池（MEC）的电化学性能与降解效率深受系统非生物特性、生物特性及其相互作用的制约。电极特性——包括导电性、生物相容性、结构与活性表面积——是决定电极间电子传递的关键因素，进而影响电极表面发生的氧化还原反应。电极材料对反应器的限制作用显著……

结论

本研究通过五个运行周期对比了电化学、纯生物及生物电化学系统对三氯乙烯（TCE）的降解效果。96小时平均降解效率分别达到19.7%、85.0%和92.8%。生物电化学反应器的卓越性能证明其能催化增强TCE降解过程。电化学分析表明，电极表面生物膜的形成显著改善了电荷转移动力学……