Page 20 - 《精细化工》2020年第9期

·1734· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

表 2 产电微生物在 MFCs 中应用
Table 2 Application of electrogenic microorganisms in MFCs
输出功率密度
接种物 营养底物 装置类型 2 相关应用
/(mW/m )
大肠杆菌野生株 K-12 葡萄糖/酵母提取物 单室 88.00 使用椰壳活性炭粉末制备了活性炭毡阳极，并
接种该菌，发现 MFCs 的产电性能显著提升 [47]
变形菌 乙酸钠 双室 310.14 用于分析磁化率与微生物电活性之间的关系，
磁化率越高，变形菌相对丰富度越高，进而
MFCs 的峰值电压越高 [48]
希瓦氏菌 MR-1 LB(溶菌酶)肉汤 双室 388.60 将聚苯胺改性碳布电极作为阳极，接种该菌后
MFCs 的产电性能提高了 6.5 倍 [49]
质量分数 4%垃圾渗滤 乙酸钠 单室 780.00 接种垃圾渗滤液中的混合菌并用于分析聚苯胺
液混合菌 改性不锈钢阳极对 MFCs 产电性能的影响，结
果表明产电性能提高了 13 倍 [50]
厌氧污泥混合菌 葡萄糖 双室 835.21 当废水中铜质量浓度为 100 mg/L 时，对铜的去
除率高达 82.8% [51]
大肠杆菌 ATCC 25922 葡萄糖 双室 1158.00 生物合成石墨烯作为阳极，接种大肠杆菌催化
的 MFCs 产电性能提升了 70% [52]
厌氧污泥混合菌 乙酸钠 双室 3134.00 通过接种污泥混合菌测试碳化面包作为阳极的可
行性，结果表明，产电性能是碳布阳极的 2.57 倍 [53]
芽孢杆菌 葡萄糖 双室 9.50 用于二氯苯酚的降解，去除率高于 60% [54]

在 MFCs 应用中，对阳极表面微生物群落结构 微生物接种，由于纯微生物的环境适应性较差，而
的分析表明大多数产电微生物为细菌。而真菌及古 混合微生物之间可以相互影响，争夺碳源，进而有
菌种类较少，在处理不同的水质条件下阳极表面微 助于复杂有机物的降解。尽管在生物膜上的部分微
生物群落的组成不同，产电微生物在阳极上的占比 生物与阳极无直接作用，但这些细菌可通过与其他细
越高，其相应的 MFCs 产电性能越好。目前观测到的 菌相互作用间接地促进产电性能。HASSAN 等 [55] 探究
2
MFCs 输出功率密度主要分布在 mW/m 级别，相对 了生活污水接种 MFCs 降解苯酚的实验，苯酚的降解
2
较低的产电效率限制了 MFCs 的应用，将输出功率 效率为 62%，同时产生了 123 mA/m 的电流密度，对
2
提高到 W/m 级别，不仅需要高效的产电微生物，还 微生物群落分析表明接种微生物的多样性（图 5），这
需要提升与产电微生物直接接触的电极材料的性能。 些混合菌可以保证环境运行的稳定性及苯酚的高降
在测试 MFCs 的产电性能时，很少采用纯培养 解效率，但混合菌的接种 MFCs 产电性能不如纯种菌。

图 5 微生物群落分析 [55]
Fig. 5 Analysis of microbial community [55]

3 产电微生物影响因素 的生长繁殖会产生较大的影响，温度较低时，酶活
性低，导致 MFC 的产电效能低。产电微生物多属嗜
微生物需要在适宜的生长条件下生存，极端恶 中性，适宜的 pH 范围为 6.5~7.5，且微生物适宜的
劣环境会限制微生物的生长及富集，常见的影响微 温度范围为 20~39 ℃，只有极少数产电微生物属嗜
生物生长的因素有温度、pH、营养物质、生长因子 热菌，温度可达 50~60 ℃ [45] 。由于阳极室的厌氧环
及盐浓度等。温度及 pH 影响酶的活性，对微生物 境，要严格控制氧气的含量，一般控制阳极室氧气