文 献 综 述
1 课题研究背景
微生物燃料电池(microbial fuel cells，MFCs)是一种以微生物作为催化剂，将有机物的化学能转化成电能的生物能源技术。目前人类世界存在环境污染与资源短缺两大危机，MFCs在处理有机废物(包括有机废水和有机固体废弃物)的同时产电，实现废物处理和能源回收双赢，已成为环保领域研究的热点。MFCs的产电机制可分为5个步骤：底物生物氧化、氧化、外电路电子传输、质子迁移、阴极反应。其工业化应用的瓶颈在于电池输出功率低，目前人们主要通过改进电池结构，优化电极材料等方法提高电池的输出功率[1]。
MFC在环境污染治理方面有广阔的应用前景，它不仅能够处理污水、回收能源，而且可以制成BOD生物传感器：对受污染水体进行预警，甚至能够为边远海域的导航系统提供电源。虽然目前MFC的产电能力还很低，离实际应用也还有较大的距离，随着MFC研究的深入开展，MFC的输出功率和对污染物的去除效率将进一步提高[2]。
硝基酚类化合物是一种重要的化工原料,具有污染范围广、危害性大等特点。酚类化合物具有很大毒性,而硝基取代的酚类化合物在苯环结构的基础上,同时含有硝基和羟基,毒性更大,如果在环境中长期积累会危害生态环境以及人体的健康。研究表明,硝基酚本身很容易被皮肤和肺吸收,在生物体内被转化为亚硝基等衍生致癌物,使机体出现呼吸困难等症状。因此这些硝基酚类化合物被列入“优先控制污染物名单”,作为首要严格控制污染物[3]。利用微生物燃料电池中生物阴极还原硝基酚，及还原产物的后续氧化降解，有望实现含硝基酚废水资源化和能源化，具有很好的环境和经济效益，是极具前景的研究方向。
2 课题研究现状
He Zhen[4]等提出与非生物型阴极相比，生物型阴极具有以下优点：(1)以微生物取代金属催化剂，可以显著降低MFC建造成本；(2)生物阴极能够避免出现催化剂中毒，提高MFC运行稳定性；(3)利用微生物的代谢作用可以去除水中的多种污染物，例如生物反硝化等。一般来说，根据阴极最终电子受体的不同，可以将生物阴极分为好氧型生物阴极和厌氧型生物阴极。
陈立香等[5]对微生物燃料电池生物阴极进行了分类，分类依据主要有厌氧、好氧操作体系的不相同等方面；同时他们也归纳总结了微生物燃料电池中微生物的组成、电极和分隔材料这几个方向的研究进展，探讨研究生物阴极在污水处理中对污染物去除的实际效果，并且提出了微生物燃料电池在未来的发展方向。
梁鹏等[6]以硝酸盐为电子受体的MFC在间歇运行过程中，阴极出现了不同程度的亚硝酸盐积累，由于亚硝基氮对水质会造成不利影响，同时会降低阴极电势进而影响MFC产电，需采取措施加以克服．在考察负载大小、进水特性(包括硝酸盐浓度和有机物浓度)对双筒型MFC产电和反硝化能力的影响基础上，提出抑制亚硝酸盐积累的措施。
Qing Wen[7]等已成功地在微生物电化学系统(Bio-electrochemical system, BES)脱氯用4-CP作电子受体的阴极发电。在废水中的污染物用纯电化学还原4- CP时，能量消耗降低，去除率提高92.5％和86.3％在0.7伏的施加电压与0.5 V）。BES为4-CP 提供了高效去除广阔前景。
