The invention discloses a deposition type phycomycete biological electrochemical devices, including sediment in sediment in the submerged water floating anode and cathode, electrochemical activity of attached biofilm surface sediments buried anode, periphyton biofilm surface water floating biological cathode; sediment buried anode and water floating capacitor can the charge and discharge of the connection between the biocathode; light, algae and bacteria in the biofilm algal photosynthesis to produce oxygen, enhance the cathodic potential, the anode surface sediment driven embedded electrochemical active biofilm oxidation degradation of sediment in the HOPs, and charging the capacitor; without light, algae bacterium biofilm not for photosynthesis, the cathode potential decreased, capacitor discharge, sediment buried continues to drive the electrochemical activity of the anode surface biological membrane Oxidative degradation of HOPs in water sediments. The device can realize all-weather and continuous strengthening degradation of HOPs in water sediment.
【技术实现步骤摘要】
一种沉积型藻菌生物电化学装置
本专利技术涉及生物电化学与环境工程
,特别涉及一种沉积型藻菌生物电化学装置。
技术介绍
随着工业与城市化进程加快,大量人工合成有毒有机化合物进入环境水体,严重危害生态系统和威胁人类健康。其中,绝大多数具有迁移性、生物毒性和生物蓄性的疏水性有机污染物(HOPs)一旦进入水体便会强烈地分配到水体沉积物中,成为HOPs的蓄积库。基于自然水体生态环境的复杂性和自然条件的多变性,投加化学药剂的物化处理法和反应器异位生物处理技术都不具备实操性。结合自然水体特有的生态环境特点及HOPs在水体中的环境行为和归趋特征,研发沉积物HOPs的原位去除技术才是根本出路。借助沉积物-水界面电势差从沉积物中抽提电子的沉积物微生物燃料电池技术(SMFC)为原位强化去除沉积物中有机污染物提供了全新技术思路,是近年水体原位修复技术的重要发展方向。水中溶解氧浓度(阴极电子受体)是影响SMFC运行性能的关键因素。自然水体中往往包含大量的光合藻类,藻的原位光合产氧可从根本上解决水相阴极低溶解氧的问题。白昼,藻原位光合产氧将显著增加水中溶解氧浓度,提升水相阴极电势,进而驱动SMFC阳极生物电化学降解过程的高效进行,强化降解沉积物HOPs。然而,在夜间,藻光合作用停止,导致水中溶解氧浓度急剧下降,且藻暗反应吸收氧气释放二氧化碳,进一步降低水中溶解氧含量。在阴极无持续高浓度、高氧化还原电位电子受体存在的情况下,基于SMFC原理的阳极生物电化学降解沉积物中HOPs的过程将显著削弱,甚至停止。因此,需构建符合自然条件下藻的昼夜暗/光反应规律的藻菌生物电化学原位降解系统, ...
【技术保护点】
一种沉积型藻菌生物电化学装置,包括设于水体沉积物内的沉积物埋入式阳极(1)和水相漂浮生物阴极(2),其特征在于,所述沉积物埋入式阳极(1)的表面附着电化学活性生物膜,所述水相漂浮生物阴极(2)的表面附着藻菌生物膜;所述沉积物埋入式阳极(1)和所述水相漂浮生物阴极(2)之间连接有能够充电与放电的电容(6);有光照时,所述藻菌生物膜中的藻进行光合作用产生氧气,提升阴极电势,驱动所述沉积物埋入式阳极(1)表面的电化学活性生物膜氧化降解所述水体沉积物内的HOPs,并对所述电容(6)充电;无光照时,所述藻菌生物膜不进行光合作用,阴极电势降低,所述电容(6)放电,继续驱动所述沉积物埋入式阳极(1)表面的电化学活性生物膜氧化降解所述水体沉积物内的HOPs。
【技术特征摘要】
1.一种沉积型藻菌生物电化学装置,包括设于水体沉积物内的沉积物埋入式阳极(1)和水相漂浮生物阴极(2),其特征在于,所述沉积物埋入式阳极(1)的表面附着电化学活性生物膜,所述水相漂浮生物阴极(2)的表面附着藻菌生物膜;所述沉积物埋入式阳极(1)和所述水相漂浮生物阴极(2)之间连接有能够充电与放电的电容(6);有光照时,所述藻菌生物膜中的藻进行光合作用产生氧气,提升阴极电势,驱动所述沉积物埋入式阳极(1)表面的电化学活性生物膜氧化降解所述水体沉积物内的HOPs,并对所述电容(6)充电;无光照时,所述藻菌生物膜不进行光合作用,阴极电势降低,所述电容(6)放电,继续驱动所述沉积物埋入式阳极(1)表面的电化学活性生物膜氧化降解所述水体沉积物内的HOPs。2.根据权利要求1所述的沉积型藻菌生物电化学装置,其特征在于,所述电容(6)串联用以调节电流大小的可调电阻器(7)。3.根据权利要求2所述的沉积型藻菌生物电化学装置,其特征在于,还包括与所述沉积物埋入式阳极(1)和所述水相漂浮生物阴极(2)相连用以采集阴阳两极之间电压的太阳能便携式信号采集...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙健,蔡碧海,徐文静,张亚平,李冠群,文静,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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