以菌相活性探討微生物燃料電池之中間物添加效益

Microbial Activity Assessment on the Power-generation Enhancement of Intermediates in Microbial Fuel Cells

郭育淵(Y. Y. Kuo) ； 簡子銘(Z. M. Jian) ； 吳杰穎(J. Y. Wu) ； 夏玉峰(Y. F. Xia) ； 洪俊明(J. M. Hong) ； 陳博彥(B. Y. Chen)

《鑛冶：中國鑛冶工程學會會刊》 59卷3期 (2015/09) Pp. 114-121

https://doi.org/10.30069/MM.201509_59(3).0010

摘要

先前研究指出脫色代謝中間物（鄰胺基酚（2AP）、對氨基酚（4AP））以及非偶氮染料硫堇（Thionine）可作為微生物燃料電池（MFCs）中之電子梭，促進其脫色及生物產電。因此本研究以三種染料（Reactive Red 141 (RR141)、Reactive Black 5 (RBK5)和Reactive Blue 160 (RBU160)）馴養的單槽MFCs為研究對象，分別探討三種脫色代謝中間物對MFCs生物產電之促進效果，並比較以染料馴化的純菌（Shewanella sp.WLP72）和混菌（取自福山植物園生態池）之MFCs對產電的差異分析。結果發現，由於三種中間物對微生物產生的毒性效應有所不同，因此對MFCs產電的促進作用由強至弱分別為：2AP＞4AP＞硫堇，經過測定2AP、4AP和硫堇對MFCs菌株之毒性劑量響應曲線，發現三種中間物的毒性效應為：硫堇＞4AP＞2AP。由於所用馴化之染料對微生物也具有不同程度的毒性作用，其產電效果隨染料毒性的降低而有所升高，三種染料馴化之MFCs的產電效果由高至低則為：RBU160＞RBK5＞RR141。本文比較了具有不同毒性的染料和中間物對MFCs生物產電效果的影響，對於MFCs應用於實際染料廢水的處理具有重要之指標意義。

關鍵字

微生物燃料電池 ； 脫色中間物 ； 毒性效應 ； 生物產電

並列摘要

Prior studies indicated that the presence of decolorized intermediates (e.g., 2-aminophenol, 4-aminophenol and thionine) could effectively enhance reductive decolorization and bioelectricity generation. This work used reactive red 141 (RR141), reactive black 5 (RBK5) and reactive blue 160 (RBU160) as model dyes to acclimatize seeding bacteria for single chamber microbial fuel cells (e.g., Shewanella sp. WLP72 and mixed consortia). Due to different toxicity potency of model intermediates to test microbes, the rank of enhancing bioelectricity-generating capability was 2AP＞4AP＞thionine. Dose-response analysis on these intermediates showed that the degree of toxici ty effect was thionine＞4AP＞2AP, supporting the result of power-generation data. With serial dye acclimation, the ranking of power-generation enhancement in MFCs was RBU160＞RBK5＞RR141. We conclude that the biotoxicity of azo dyes and associated intermediates significantly affected the capabilities of electrontransfer of MFCs. This finding is crucial to MFCassisted wastewater decolorization in practical applications in industry.

並列關鍵字

microbial fuel cells (MFCs) ； decolorized mediator ； dose response analysis ； bioelectricity-generation