(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211046428.0 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 南京工业大 学 地址 210000 江苏省南京市浦口区浦珠南 路30号 (72)发明人 米利　吴心陆　陈一冰　李玥蓉　 胡永红　杨文革　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 徐芝强　肖明芳 (51)Int.Cl. C02F 3/00(2006.01) C02F 3/34(2006.01) B22F 1/054(2022.01) B82Y 40/00(2011.01) C12N 1/20(2006.01)C12R 1/01(2006.01) C02F 101/16(2006.01) (54)发明名称 一种电驱动微生物的三相界面反应器及其 应用 (57)摘要 本发明公开了一种电驱动微生物的三相界 面反应器及其应用， 在透气膜电极上沉积纳米材 料， 得到纳米材料透气膜电极； 采用生物相容性 的聚合电解质 对纳米材料透气膜电极进行修饰 改性； 将微生物转接修饰改性后的纳米材料透气 膜电极上进行培育； 将培育有微生物的透气膜， 组装于反应池中， 即得。 本发明通过聚合电解质 修饰过后的透气膜电极表面携带有大量的电荷， 而后透气膜电极通过吸附带电荷的微生物， 形成 固定有菌的电极， 这种有菌的电极提高了电化学 材料的活性， 电化学驱动微生物降解污染底物有 明显的效果。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115403134 A 2022.11.29 CN 115403134 A 1.一种电驱动微 生物的三相界面反应 器， 其特征在于， 通过如下步骤构建： (1)在透气膜电极上沉积纳米材 料， 得到纳米材 料透气膜电极； (2)采用聚合电解质对步骤(1)得到的纳米材 料透气膜电极进行修饰改性； (3)将微生物转接 到步骤(2)修饰改性后的纳米材 料透气膜电极上进行培 育； (4)将步骤(3)培 育有微生物的透气膜， 组装于三相界面反应池中， 即得。 2.根据权利要求1所述的电驱动微生物的三相界面反应器， 其特征在于， 步骤(1)中， 所 述的纳米材料采用电沉积法附着在透气膜电极上； 纳米材料为金属或者半导体材料中的任 意一种； 所述的透气膜电极为带有孔隙的膜材 料电极。 3.根据权利要求2所述的电驱动 微生物的三相界面反应器， 其特征在于， 电沉积的参数 为： 沉积电位： ‑2.4V～2.4V； 时间： 1s～2000s； Cu2+浓度： 0.00001～1000mM； 柠檬酸三钠浓 度： 0.00001mM～2000mM； 0.001％‑0.5％的S DS溶液； 反应体系pH值1.0 ‑12.0。 4.根据权利要求1所述的电驱动微生物的三相界面反应器， 其特征在于， 步骤(2)中， 所 述的聚合电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵， 将水和聚合电解质以(500～0.001):(50～ 0.001)的比例配置， 形成均匀的溶液， 然后将沉积面透气膜电极放入 溶液中浸泡 12h以上进 行修饰。 5.根据权利要求1所述的电驱动微生物的三相界面反应器， 其特征在于， 步骤(3)中， 所 述的微生物为好气微生物， 包括苍白杆菌、 中华根瘤菌、 枯草芽孢杆菌、 假单胞菌中的任意 一种。 6.根据权利要求5所述的电驱动微生物的三相界面反应器， 其特征在于， 步骤(3)中， 配 置LB液体培养基灭菌备用， 将修饰改性后的纳米材料透气膜电极放置在LB液体培养基中， 随后将微 生物转接 至培养基中， 密封后放入3 0℃恒温箱培 养4～48h 。 7.根据权利要求1所述的电驱动微生物的三相界面反应器， 其特征在于， 步骤(4)中， 将 培育有微生物的透气膜固定到三相界面反应池的电解池中， 一面接触空气， 一面接触电解 液。 8.权利要求1所述电驱动微生物的三相界面反应器用于降解污水中氨氮污染物的应 用。 9.根据权利要求8所述的应用， 其特征在于， 三相界面反应器中通入O2的流速为0.001 ‑ 2000ml/min。 10.根据权利要求9所述的应用， 其特 征在于， 三相界面反应 器中通入的电压为 ‑1～1V。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115403134 A 2一种电驱动微生物的三相界面反 应器及其应用 技术领域 [0001]本发明属于污水处理领域， 涉及利用三相界面反应器降解污染物， 特别涉及一种 新型的电驱动微 生物的三相界面反应 器及其应用。 背景技术 [0002]废水中污染物的降解是一个好氧的过程， 它降解效率取决于氧气的浓度， 因此解 决降解体系溶氧问题对降解效率至 关重要。 现有技术中生物法降解是最常见的氨氮污染物 处理方式， 其技术 成熟， 没有二次污染， 操作便捷， 但降解所用菌株对 水中含氧量要求严格， 含氧量低时， 降解效率并不理想 。 发明内容 [0003]发明目的： 本 发明所要解决的是现有好氧降解体系中微生物固定不牢， 溶氧不高， 降解效率 不佳的问题。 [0004]为了解决上述 技术问题， 本发明采取的技 术方案如下： [0005]一种电驱动微 生物的三相界面反应 器， 通过如下步骤构建： [0006](1)在透气膜电极上沉积纳米材 料， 得到纳米材 料透气膜电极； [0007](2)采用聚合电解质对步骤(1)得到的纳米材 料透气膜电极进行修饰改性； [0008](3)将微生物转接 到步骤(2)修饰改性后的纳米材 料透气膜电极上进行培 育； [0009](4)将步骤(3)培 育有微生物的透气膜， 组装于三相界面反应池中， 即得。 [0010]具体地， 步骤(1)中， 所述的纳米材 料采用电沉积法附着在透气膜电极上。 [0011]优选地， 所述的纳 米材料可以是金属或者半导体材料， 例如纳 米铜颗粒、 纳 米金颗 粒、 纳米银颗粒、 纳米镍 颗粒中的任意 一种。 [0012]优选地， 所述的透气膜电极为带有孔隙的膜材 料电极， 例如碳 纸电极。 [0013]优选地， 电沉积的参数为： 沉积电位： ‑2.4V～2.4V； 时间： 1s～2000s； Cu2+浓度： 0.00001～ 1000mM； 柠檬酸三钠浓度： 0.00001mM～2000mM； 0.001％ ‑0.5％的SDS溶液； 反应 体系pH值1.0 ‑12.0。 [0014]优选地， 步骤(2)中， 所述的聚合电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵； 将水和聚合 电解质以(500～0.001):(50～0.001)的比例配置， 形成均匀的溶液， 然后将沉积面透气膜 电极放入溶 液中浸泡12h以上进行修饰。 [0015]优选地， 步骤(3)中， 所述的微生物为好气微生物， 包括但不限定为苍白杆菌 (CPCC100788)、 中华根瘤菌(CCTCC  HB 20082933)、 枯草芽孢杆菌(CCTCC  AB 2019190)、 假 单胞菌(MCCC 1A00050)中的任意 一种。 [0016]具体地， 步骤(3)中， 配置LB液体培养基灭菌备用， 将修饰改性后的纳米材料透气 膜电极放置在LB液体培养基中， 随后将微生物转接至培养基中， 密封后放入30℃恒温箱培 养4～48h 。 [0017]具体地， 步骤(4)中， 将培育有微生物的透气膜固定到三相界面反应池的电解池说　明　书 1/3 页 3 CN 115403134 A 3