本发明专利技术涉及微生物电化学技术领域，尤其涉及一种降解石油烃的工作电极、降解石油烃的装置和应用。本发明专利技术提供的降解石油烃的工作电极，包括导电基底；所述导电基底的工作面由导电区域和刻蚀区域组成；所述导电区域与所述导电基底为同心圆，且所述导电基底的直径大于所述导电区域的直径；所述刻蚀区域为圆环；所述导电区域的直径与所述刻蚀区域的壁厚之和与所述导电基底的直径相同；所述刻蚀区域包括凹槽区和非凹槽区；所述凹槽区中的凹槽沿直径方向间隔排列；所述导电区域的表面生长有电活性微生物；所述电活性微生物包括石油烃降解菌；所述凹槽区铺设有磁铁矿。所述工作电极扩大了电活性微生物的修复范围，并进一步强化了降解石油烃的降解效率。石油烃的降解效率。石油烃的降解效率。
【技术实现步骤摘要】
一种降解石油烃的工作电极、降解石油烃的装置和应用
[0001]本专利技术涉及微生物电化学
，尤其涉及一种降解石油烃的工作电极、降解石油烃的装置和应用。
技术介绍
[0002]目前，在油田的开采和利用中会带来严重的石油污染问题。落地油的侵蚀和石油运输管道的泄露导致了石油对土壤的污染，而随着在土壤中的下渗和迁移，石油会逐渐污染地表水和地下水，导致水体溶解氧降低，对水生生态系统造成严重的威胁。因此，解决水体石油烃污染问题成为了各国普遍关注的研究热点。
[0003]由于石油烃污染的水体的厌氧特点，厌氧微生物修复技术成为降解石油烃的重要技术之一。但是由于厌氧环境中电子受体的缺乏，厌氧微生物富集缓慢，导致降解效果并不理想。但随着上世界末微生物电化学技术(MET)的兴起，为厌氧环境补充电子受体加速厌氧微生物富集提供了新的手段和方法。2008年Morris和Jin等人(Morris J M,Jin S.Feasibility of using microbial fuel cell technology for bioremediation of hydrocarbons in groundwater.Journal of Environmental Science and Health Part A,2008,43:18
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23.)利用MET在21天内完成了地下水中C8
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C25的石油烃大分子向小分子的转化，修复效率提高51％，这为水体石油烃的厌氧微生物修复提供了可能。同时发现MET能够提高修复效果的原因在于电活性微生物的富集可诱导石油烃降解菌的大量产生。
[0004]但是目前的MET中，电活性微生物主要富集在电极上，因此修复范围受到了极大的限制，只能修复有电活性微生物富集的电极周围1cm以内的石油烃分子，且电活性微生物在电极上富集较长时间后，由于电活性微生物膜增厚，传质受到影响，其产电性能也受到很大影响，进而进一步限制了石油烃降解过程。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种降解石油烃的工作电极、降解石油烃的装置和应用，所述工作电极扩大了电活性微生物的修复范围，并进一步强化了降解石油烃的降解效率。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种降解石油烃的工作电极，包括导电基底；
[0008]所述导电基底的工作面由导电区域和刻蚀区域组成；所述导电区域与所述导电基底为同心圆，且所述导电基底的直径大于所述导电区域的直径；
[0009]所述刻蚀区域为圆环；所述导电区域的直径与所述刻蚀区域的壁厚之和与所述导电基底的直径相同；
[0010]所述刻蚀区域包括凹槽区和非凹槽区；所述凹槽区中的凹槽沿直径方向间隔排列；
[0011]所述导电区域的表面生长有电活性微生物，所述电活性微生物包括石油烃降解菌；所述凹槽区铺设有磁铁矿。
[0012]优选的，所述导电基底的直径与所述导电区域的直径之比为(1～4)：1。
[0013]优选的，所述凹槽区中凹槽的个数为8～10个。
[0014]优选的，所述凹槽的直径为40～60nm。
[0015]优选的，根据OD600数值计算，所述电活性微生物在导电区域中的富集量为3.5～4.5。
[0016]本专利技术还提供了一种降解石油烃的装置，包括工作电极、对电极和电源；
[0017]所述工作电极为上述技术方案所述的工作电极。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述的装置在降解石油烃领域中的应用。
[0019]优选的，所述降解石油烃包括降解沉积物或污水中的石油烃。
[0020]优选的，所述应用的方法包括以下步骤：
[0021]将含有石油烃的沉积物置于所述工作电极的刻蚀区后，将所述降解石油烃的装置置于缓冲溶液中，通电，进行降解；
[0022]或将所述降解石油烃的装置置于含有石油烃的污水中，通电，进行降解。
[0023]优选的，所述通电的电压为0.3～0.5V。
[0024]本专利技术提供了一种降解石油烃的工作电极，包括导电基底；所述导电基底的工作面由导电区域和刻蚀区域组成；所述导电区域与所述导电基底为同心圆，且所述导电基底的直径大于所述导电区域的直径；所述刻蚀区域为圆环；所述导电区域的直径与所述刻蚀区域的壁厚之和与所述导电基底的直径相同；所述刻蚀区域包括凹槽区和非凹槽区；所述凹槽区中的凹槽沿直径方向间隔排列；所述导电区域的表面生长有电活性微生物，所述电活性微生物包括石油烃降解菌；所述凹槽区铺设有磁铁矿。本专利技术通过设计刻蚀区，并在刻蚀区设置装有磁铁矿的凹槽，可以利用磁铁矿的介导作用，强化电活性微生物的富集量和富集范围，从而扩展了降解范围，进而形成远距离电子传递网络，将电极远端的石油烃完成高效降解。
附图说明
[0025]图1为本专利技术所述的降解石油烃的工作电极的结构示意图；其中，1
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导电区域，2
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刻蚀区域，3
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凹槽；
[0026]图2为本专利技术所述的解石油烃装置的结构示意图；其中，4
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本专利技术所述工作电极，5
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对电极，6
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电源；
[0027]图3为实施例1和对比例1所述降解石油烃的工作电极的电流曲线；
[0028]图4为实施例1和对比例1所述降解石油烃的工作电极在降解过程的降解率；
[0029]图5为本专利技术所述的降解石油烃的工作电极的工作原理示意图，其中，7
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电活性微生物，8
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电子，9
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石油烃降解菌，10
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石油烃。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种降解石油烃的工作电极，包括导电基底；
[0031]所述导电基底的工作面由导电区域和刻蚀区域组成；所述导电区域与所述导电基底为同心圆，且所述导电基底的直径大于所述导电区域的直径；
[0032]所述刻蚀区域为圆环；所述导电区域的直径与所述刻蚀区域的壁厚之和与所述导
电基底的直径相同；
[0033]所述刻蚀区域包括凹槽区和非凹槽区；所述凹槽区中的凹槽沿直径方向间隔排列；
[0034]所述导电区域的表面生长有电活性微生物，所述电活性微生物包括石油烃降解菌；所述凹槽区铺设有磁铁矿。
[0035]本专利技术对所述导电基底的材质没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材质进行即可。在本专利技术的实施例中，所述导电基底具体为导电玻璃。
[0036]在本专利技术中，所述导电基底的直径与所述导电区域的直径之比优选为(1～4)：1，更优选为(2～3)：1，最优选为2:1。本专利技术对所述导电基底的直径没有任何特殊的限定，本领域技术人员可根据实际待处理对象的规模进行调整。
[0037]在本专利技术中，所述凹槽区中凹槽的个数优选为8～10个，更优选为9个。在本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种降解石油烃的工作电极，其特征在于，包括导电基底；所述导电基底的工作面由导电区域和刻蚀区域组成；所述导电区域与所述导电基底为同心圆，且所述导电基底的直径大于所述导电区域的直径；所述刻蚀区域为圆环；所述导电区域的直径与所述刻蚀区域的壁厚之和与所述导电基底的直径相同；所述刻蚀区域包括凹槽区和非凹槽区；所述凹槽区中的凹槽沿直径方向间隔排列；所述导电区域的表面生长有电活性微生物，所述电活性微生物包括石油烃降解菌；所述凹槽区铺设有磁铁矿。2.如权利要求1所述的工作电极，其特征在于，所述导电基底的直径与所述导电区域的直径之比为(1～4)：1。3.如权利要求1所述的工作电极，其特征在于，所述凹槽区中凹槽的个数为8～10个。4.如权利要求1或3所述的工作电极，其特征在于，所述凹槽的直径为40～60nm...
【专利技术属性】
技术研发人员：李田，周启星，张晓林，李瑞祥，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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