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微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)能够利用微生物作为催化剂将有机化合物氧化分解,同时产生电流,将有机物中的化学能直接转化为电能,是一种全新的废水处理技术,具有原料广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。由于电镀废水中的重金属离子直接排放到环境中对生态环境具有很大的危害性,并且是一种资料的浪费。重金属离子具有强氧化性和高氧化还原电位等特点,因此具有作为阴极电子受体的可能性,本研究就利用于含重金属离子废水作为MFC的阴极,考察电池性能及对污水处理的效果,这对实际应用具有重要的科学价值和现实意义。本研究采用两室MFC装置,利用厌氧微生物作为阳极生物催化剂,蔗糖配成模拟生活污水作为阳极液,为了研究方便电镀废水采用自配的单一金属离子进行实验分析。首先用铜离子作为电池阴极电子受体,确定其建立MFC的可行性,同时还考察了石墨、薄碳纸和厚碳纸分别作为阳极材料对重金属阴极MFC性能的影响。当阴极为铜离子溶液时,石墨的输出功率和有机物的降解为最低,当阳极采用厚碳纸时,MFC获得了最大功率密度为16.3mW／m2,并可长时间稳定运行,COD去除率可达60%,这说明重金属废水可以作为MFC的阴极,同时可以处理有机废水。为了进一步确定重金属阴极液对MFC产电性能的影响,阴极液分别采用银离子、铜离子和锌离子溶液作为MFC的阴极液,其初始浓度均配成1000mg／L。结果表明,锌离子作为阴极时MFC的产能效果最不理想,功率密度仅为1.9×0-6mW／m2。阴极为铜离子溶液时,可以获得相对大一些的功率密度(13.9mW／m2)。产能效果最好的是银离子阴极MFC,在电流密度为82.7mA／m2其获得最大功率密度为23.1mW／m2,并且它的重金属去除率也为最大,达到了72%,远远高于锌离子和铜离子。研究表明,重金属离子可以作为微生物燃料电池的阴极电子受体,MFC可以直接将有机废水中的化学能直接转化为电能,同时将重金属还原,既能获得电能同时又能处理有机废水和重金属废水,具有显著的环境效益和经济效益。