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随着环境污染与能源资源短缺问题的日益加剧,对污染物的二次资源化开发利用另辟蹊径,同时解决了环境污染与资源短缺的问题.染料废水对水资源造成巨大的破坏,对其进行绿色无污染处理备受人们关注.单酶生物燃料电池可以在完成对高浓度染料废水有效处理的同时产生电能输出,实现染料废水的二次利用.本研究利用漆酶作为生物催化剂制备单酶生物燃料电池,以实现对高浓度孔雀石绿染料的降解和二次资源化.并从电池的降解过程与电极制备对电池影响两方面进行探索研究,最终实现了对高浓度染料的降解与产电,以下为具体研究内容: (1)利用单酶生物燃料电池对高浓度孔雀石染料进行降解同时实现产电.将漆酶与酸化改性的碳纳米管(CNT)滴加至碳毡内,制得不同漆酶负载量的电极,研究电池反应过程.利用扫描电子显微镜(SEM)对电极形貌进行表征,并通过三电极系统对电极进行了循环伏安曲线(CV)测试,最终选用6mg漆酶负载量的电极进行测试研究.通过在阴极室内加入2,2-偶氮-双-3-乙基苯并噻唑啉(ABTS)提高生物酶燃料电池氧气还原效率,阳极室孔雀石绿染料浓度为400mg/L;在此基础上向阴极室内加入50mmol的双氧水提高阴极还原效率.未加双氧水的电池闭路下对染料的降解率48h后达到14.6%,开路下降解率仅为2.1%;而加入双氧水的电池闭路下对染料的降解率达到了99.9%.同时未加双氧水与加入双氧水电池的功率密度输出分别为12mW/m3和31.96mW/m3.又依据分析结果,可将单酶生物燃料电池的降解过程分为三个阶段:Ⅰ扩散控制阶段;Ⅱ电极控制阶段;Ⅲ染料浓度控制阶段,这代表了燃料电池在宏观层面的电极表面行为. (2)通过利用不同的方法与材料制备得到四种不同类型的电极:PL(聚咯漆酶)、P-CL(聚吡咯-CNT漆酶)、PCL(聚吡咯CNT漆酶)和GCCL(酸铜漆酶)电极.分别利用四种电极对单酶生物染料电池进行构筑,实现对浓度孔雀石绿燃料电池降解与产电.分别利用SEM、傅里叶变换红外光(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)等对合成的材料及电极进行表征,四种电的漆酶负载量均为6mg.同时对四组电极进行了循环伏安曲线、极化曲线测分析.结果表明,PL、PCL、P-CL与GCCL电极对400mg/L的孔雀石染料解率分别为41.4%、38.1%、19.8%和42.7%;最大功率密度输出分别为21.9mW/m3、7.7mW/m3、5.5mW/m3与11.1mW/m3.PL电极实现了漆酶在荷正电表面呈现出定向分布,实现了高效的降解效率.在对电极设计过程中,需要同时均衡漆酶的活性与漆酶-电极之间的电子传输.