大連理工大學環境學院張耀斌研究組對厭氧生物膜電化學系統的研究有重要進展，該研究進展在Nature Communications上刊登。
厭氧膜生物反應器技術是一種有前景的汙水處理技術，但膜汙染問題對於厭氧膜生物反應器的穩定運行仍是一項重大挑戰。目前報道的膜汙染控制方式雖能緩解膜汙染的增長，但避免膜汙染的累積，並最終導致膜生物反應器運行失敗。
受砂濾系統的泥餅層可作為濾料及微生物陽極氧化對有機物分解的啟發，本研究通過在大孔膜表面施加陽極電勢，期望在大孔膜支架表面形成以汙泥濾餅為過濾層、能夠自我氧化分解的厭氧電化學膜系統。研究結果表明，在施加陽極電勢後，在膜基體表面快速形成生物膜濾餅層，導致陽極膜汙染在運行初期加重。但隨著施加電勢操作的進行，陽極氧化逐漸將基體膜表面過量生物膜分解，最終達到生物膜汙垢生長和分解的動態平衡，並保持運行穩定。由於陽極氧化對冗餘胞外聚合物(EPS)去除，在膜表面形成由EPS組成的篩網狀生物濾膜層，從而降低跨膜壓力，保持運行穩定。另外，陽極電勢對EPS中的蛋白質進行的電學改性，使該生物膜層具有較高的電子存儲能力和轉移能力，生物膜高的電活性加速被攔截汙垢的陽極氧化。本研究在膜汙染原位去除的同時，實現了生物膜系統對懸浮物的有效截留和去除。
該項研究日前在線發表於Nature Communications (2019,10, 4860)。論文的第一作者是環境學院博士研究生於麒麟，通訊作者為張耀斌教授，大連理工大學是唯一作者單位。該研究得到了國家自然科學基金面上項目(21777016、51578105)和國家重點研發計劃項目(2018YFC1900901)的支持。原文鏈接 https://www.nature.com/articles/s41467-019-12838-7。
對照組汙泥餅層與陽極膜組生物濾膜層的剖面及表面形貌
膜汙染的變遷以及陽極膜表面膜汙染濾餅層向電活性生物濾膜的轉化
來源 大連理工大學
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