王再明 王健鑫 苑文凤 李 鹏

(浙江海洋大学海洋科学与技术学院 舟山 316022)

产电菌是能将电子传递给最终电子受体, 并产生电流的一类微生物。这类微生物具备电化学活性,因此常被用来作为微生物燃料电池(MFCs)的阳极菌进行研究(Logan, 2009)。大多数产电微生物是厌氧或兼性厌氧细菌, 由于某些厌氧菌株具有致病性, 兼性厌氧细菌更适合在MFC 中应用。常见的产电微生物主要有希瓦氏属Shewanella (Ringeisen et al, 2006)、地杆菌属 Geobacter (Bond et al, 2003)、红育菌属Rhodoferax (Chaudhuri et al, 2003)、芽孢杆菌属Bacillus (Nimje et al, 2009); 绿弯菌门属Chloroflexi、根瘤菌属 Rhizobium、甲烷杆菌属 Methanobacterium等也有报道(Rezaei et al, 2007; Rismani-Yazdi et al,2007; Ishii et al, 2008)。Takeuchi 等(2017)利用Cellulomonas spp.作为产电菌, 以纤维素作为营养基质应用于MFC。Dai 等(2017)利用厚壁菌门菌作为阳极产电菌, 研究发现其 MFC 开路电位约为 650 mV,最大功率密度为 437 mW/m2。Nor 等(2015)从好氧棕榈油厂废水中分离出铜绿假单胞菌株(Pseudomonas aeruginosa)ZH1, 结果显示其最大功率密度为85.11 mW/m2,电流密度为91.12 mA/m2。阳极液和阳极材料的选择也影响产电细菌的性能。Zhang 等(2017a)研究发现,在阳极液中添加富马酸盐后, 阳极电极表面细菌增多, 功率密度是不添加富马酸盐的 2.41 倍。Chen 等(2015)通过共聚焦扫描激光显微镜和循环伏安实验证明石墨烯修饰的阳极对希瓦氏菌 MR 生物膜的生长具有明显的抗菌作用。

海水养殖逐渐规模化, 高度密集化, 在带来经济收益的同时, 对海洋环境的影响也随之增加, 如近海海水的氨氮含量增加、重金属含量增加, 甚至产生海水酸化现象(刘晓辉等, 2017)。MFCs 是一种很有前途的从废水或污染物中获取能量的技术(Watanabe, 2008),它能将化学能转化为电能(Samsudeen et al, 2016)。双室MFC 采用中间的阳离子交换膜Nafion(美国杜邦公司)将阳极和阴极进行分隔(Esfandyari et al, 2017;Zhang et al, 2017b)。……