纳米Fe3O4对沼液MFC产电特性与有机物降解影响

为了提高微生物燃料电池（MFC）对沼液中有机质的降解和产电效率，将纳米Fe3O4与MFC结合，对比研究了纳米Fe3O4以Fe3O4@生物炭和Fe3O4@碳毡两种不同介入方式对MFC性能的影响。结果表明，两种方式均可成功启动MFC，且产电效率远高于无纳米Fe3O4介入的空白实验，最高电压分别为699和707 mV，最高电压均持续时间长达10 d。Fe3O4@碳毡与Fe3O4@生物炭介入下MFC最大功率密度分别为700和578 mW/m2，相较于未使用纳米Fe3O4的MFC提高了43%和31%。将Fe3O4@碳毡作为阳极电极得到的化学需氧量（COD）降解率最高，为51.76%；直接投加Fe3O4@生物炭对NH4+-N的降解影响最大，投加Fe3O4@生物炭后NH4+-N含量由（6800.14±57.86） mg/L降至（689.14±37.29） mg/L，NH4+-N降解率达到89.87%。纳米Fe3O4参与的MFC微生物群落结构合理，两种介入方式均刺激了主要水解细菌梭菌纲（Clostridia）的生长富集。随着纳米Fe3O4的位置变化，Clostridia的相对丰度在以Fe3O4@生物炭和Fe3O4@碳毡介入的MFC中分别达到61.11%、50.98%。二者的电活化细菌中β-变形菌纲（Betaproteobacteria）含量最高，并且在反应后碳毡上发现了反硝化细菌芽孢八叠球菌属（Sporosarcina）。