聚苯胺-微生物膜復(fù)合陰極的制備、表征和初步改性研究.pdf

1、高氯酸鹽的高危害性，難降解性等特點(diǎn)越來越引起各國科研人員的重視。隨著電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種生物電極技術(shù)的使用為污染物的處理提供了一個(gè)新的方向。結(jié)合高氯酸鹽降解的不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，我們采用電化學(xué)和微生物相結(jié)合的方法，制作出了聚苯胺-微生物膜復(fù)合陰極用于處理高氯酸鹽。同時(shí)，獨(dú)創(chuàng)性的采用外加電場的方法，強(qiáng)化高氯酸鹽降解菌在復(fù)合電極表面的富集，并且對(duì)所制作的電極進(jìn)行各種表征以及初步的改性研究。并利用循環(huán)伏安法，阻抗法，掃描電鏡(SEM)，熒光原

2、位分子雜交(FISH)，多聚酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳分析技術(shù)(PCR-DGGE)等技術(shù)對(duì)得到的生物陰極進(jìn)行電化學(xué)、微生物群落表征。
　　 研究表明，采用浸蠟石墨電極為基礎(chǔ)，使用循環(huán)伏安法在硫酸-苯胺溶液中進(jìn)行聚苯胺的制備，最終通過外加電場的強(qiáng)化作用制作出了聚苯胺—微生物膜復(fù)合陰極，對(duì)復(fù)合陰極采用循環(huán)伏安法進(jìn)行表征證明，該電極對(duì)與高氯酸根有較為明顯的降解作用。對(duì)該電極進(jìn)一步的阻抗試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用表面積約為3cm2的電極對(duì)高氯酸根的

3、降解速率為5.46×10-10mol/s，驗(yàn)證了對(duì)于高氯酸鹽有降解性。同時(shí)FISH結(jié)果顯示，電極表面高氯酸鹽降解菌的所占的比例較反應(yīng)器中高氯酸鹽降解菌所占比例高，因此驗(yàn)證了外加電場有利于高氯酸鹽降解菌在電極表面的富集。同時(shí)，SEM掃描電極表面發(fā)現(xiàn)微生物與微生物、微生物與電極之間產(chǎn)生了細(xì)微的納米線，這些納米線起到了固定微生物以及加速溶液與電極間電子流動(dòng)的作用。
　　 FISH結(jié)果證明外加電場能促進(jìn)高氯酸鹽降解菌在電極表面的富集，為

4、了研究微生物附著于電極前后的群落變化，使用PCR-DGGE的方法，分析馴化污泥，電解池中污泥以及電極表面污泥的群落組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電極表面的污泥物種單一，測序結(jié)果表明可能為一種未報(bào)道過的高氯酸鹽降解菌。
　　 復(fù)合陰極表面SEM掃描結(jié)果能發(fā)現(xiàn)微生物在電極表面的附著，但是也存在微生物量偏少的情況。針對(duì)到普通聚苯胺較為致密的表面形貌，考慮使用SDS對(duì)聚苯胺進(jìn)行改性，增加聚苯胺的孔隙度進(jìn)行復(fù)核陰極的制作，通過進(jìn)一步的成膜試驗(yàn)表明，