在生物电化学系统中,活性生物质和污染物降解能力之间的非线性关系的基础上,跨种类相互作用的演变
Jingkai Zhao1, Manli Rao2, Hanyu Zhang2
1Zhejiang Key Laboratory of Clean Energy Conversion and Utilization, Science and Education Integration College of Energy and Carbon Neutralization, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China; College of Environment, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China.
在微生物燃料电池 (MFC) 和微生物电解电池 (MEC) 中切换操作模式可以恢复生物膜活性,并增强烯降解. 这种新的方法提高了生物电化学系统 (BES) 中污染物去除效率.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 生物技术是生物技术.
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 微生物燃料电池 (MFC) 和微生物电解电池 (MEC) 等生物电化学系统 (BES) 对于污染物降解是有效的.
- 长时间运行可能会导致BES中的生物膜活性和污染物去除能力下降.
研究的目的:
- 调查MFC和MEC之间的切换操作模式,以恢复生物膜活性和BES中的污染物降解.
- 评估这种切换模式对多烯降解动力学和生物质活动的影响,使用不同的生物阳极.
主要方法:
- 在MFC和MEC配置之间实现切换操作模式.
- 使用石墨板 (GS) 和聚氨酸@碳纳米管 (PANI@CNTs) 作为生物电极.
- 分析烯降解动力学,活性生物质,基因分布和微生物社区相互作用.
主要成果:
- 在模式切换后,托卢降解动力学增加了2.10倍 (GS) 和3.14倍 (PANI@CNTs).
- 活跃生物量增加了适度 (GS的1.04倍,PANI@CNTs的1.05倍),PANI@CNTs显示出优越的生物膜活性.
- 功能性基因分析揭示了电子转移和烯降解途径中的作用;微生物相互作用在MFC和MEC模式之间转移.
结论:
- 拟议的切换操作模式有效地恢复了生物膜活动,并增强了BES中的污染物降解.
- PANI@CNTs生物电极在层次生物膜活性和氧化还原特性方面表现出卓越的性能.
- 了解跨物种相互作用和基因功能对于优化BES性能和实际应用至关重要.
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