流场对MEC生物阴极CO_(2)还原性能与产物的影响

摘要

针对微生物电解池(microbial electrolysiscell,MEC)CO_(2)还原过程阴极CO_(2)还原速率低的问题,本文通过改变阴极室的流场环境,探究流场对生物阴极启动、运行、产物及功能微生物的影响,阐明MEC生物阴极CO_(2)还原性能、产物转化、微生物群落对流场的响应关系。结果表明,流场不仅增强了生物阴极还原CO_(2)能力(电子消耗量提高了10%,其中CO_(2)产乙酸途径消耗电子量提高了30%),还使生物阴极的CO_(2)还原途径由启动阶段的CO_(2)还原产甲烷转变为运行阶段产乙酸。高通量分析表明,流场改变了生物阴极和阴极液的微生物群落结构,使阴极生物膜的嗜氢型产甲烷菌(Methanobacterium)向嗜乙酸型产甲烷菌(Methanosaeta)主导的群落演变。产乙酸菌群落(Petrimonas、Candidatus_Caldatribacterium)丰度较对照组提高了3.8%,在CO_(2)产乙酸过程中起到重要作用。本研究可为MEC还原CO_(2)产乙酸的定向调控研究提供理论和技术支撑。