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【科技快讯】张耀斌研究组等在Nature Communications上报道厌氧生物膜电化学系统的重要进展

作者: 于麒麟   信息来源:    发布时间: 2019-10-25

厌氧膜生物反应器技术是一种有前景的污水处理技术,但膜污染问题对于厌氧膜生物反应器的稳定运行仍是一项重大挑战。目前报道的膜污染控制方式虽能缓解膜污染的增长,但避免膜污染的累积,并最终导致膜生物反应器运行失败。

受砂滤系统的泥饼层可作为滤料及微生物阳极氧化对有机物分解的启发,本研究通过在大孔膜表面施加阳极电势,期望在大孔膜支架表面形成以污泥滤饼为过滤层、能够自我氧化分解的厌氧电化学膜系统。研究结果表明,在施加阳极电势后,在膜基体表面快速形成生物膜滤饼层,导致阳极膜污染在运行初期加重。但随着施加电势操作的进行,阳极氧化逐渐将基体膜表面过量生物膜分解,最终达到生物膜污垢生长和分解的动态平衡,并保持运行稳定。由于阳极氧化对冗余胞外聚合物(EPS)去除,在膜表面形成由EPS组成的筛网状生物滤膜层,从而降低跨膜压力,保持运行稳定。另外,阳极电势对EPS中的蛋白质进行的电学改性,使该生物膜层具有较高的电子存储能力和转移能力,生物膜高的电活性加速被拦截污垢的阳极氧化。本研究在膜污染原位去除的同时,实现了生物膜系统对悬浮物的有效截留和去除。

该项研究日前在线发表于Nature Communications (2019, 10, 4860)。论文的第一作者是云顶4008最新网站博士研究生于麒麟,通讯作者为张耀斌教授,大连理工大学是唯一作者单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目(21777016、51578105)和国家重点研发计划项目(2018YFC1900901)的支持。原文链接 https://www.nature.com/articles/s41467-019-12838-7

图1. 对照组污泥饼层与阳极膜组生物滤膜层的剖面及表面形貌

图2. 膜污染的变迁以及阳极膜表面膜污染滤饼层向电活性生物滤膜的转化



 

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