一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法
技术领域
本发明涉及一种全氟辛酸的降解方法。更具体地，涉及一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法。
背景技术
全氟辛酸是全氟化合物的一种，是一种人工合成的有机物，其分子式为CF3(CF2)6COOH。由于其化学稳定性、热稳定性、高表面活性、疏水和疏油性，自20世纪50年代以来，全氟辛酸常用于生产聚四氟乙烯、氟聚合物和氟橡胶等含氟化合物等的聚合分散剂，也用作表面活性剂、乳化剂、全氟辛酸及其钠盐或铵盐用于四氟乙烯聚合及氟橡胶生产时作分散剂，也用作制备增水、憎油剂的原料和选矿剂。而这些化合物则被广泛应用于生产日常生活中必不可少的物品，如不沾涂层、防水膜、透气衣服、电线套管、耐火耐油管等。虽然一些国家和工厂开始逐渐禁止全氟辛酸的生产和使用,但是这些含氟产品仍然在使用，随着含氟化合物的广泛应用，全氟辛酸也不断扩散到环境中，由于其高稳定性和难降解性，人们逐渐开始在各种环境介质中甚至人体中监测出全氟辛酸。全氟辛酸可通过呼吸道、消化道、皮肤接触进入人体，在人体内的消除半衰期长达3.8年，可在人体内停留较长时间，对人体的激素分泌、免疫系统、女性生殖系统和胎儿发育等方面具有不同程度的影响，还有研究发现全氟辛酸主要在人体的肝脏、血液中富集，对人类身体健康产生极大威胁。
全氟辛酸之所以具有高稳定性，主要是因为所有碳氢键都被碳氟键取代，而碳氟键具有极强的键能，而使其断裂所需和能量也很高。随着人类发现全氟辛酸在环境中具有持久性、生物累积性，并对人类和其他生物的危害，全氟辛酸的控制和降解逐渐成为公众关注的焦点。目前可用于从环境中去除全氟辛酸的方法包括物理法和化学法。物理法如传统的反渗透、活性炭吸附等，可以有效从水体中去除全氟辛酸，但并未将其完全降解，仍需后续处理才能彻底将其从环境中去除。化学方法如热分解、氧化剂氧化、光催化氧化等则需要苛刻的处理条件和较高的成本。
综上所述，需要提供一种全新的全氟辛酸降解方法，有效降解全氟辛酸并提高其降解的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法。该方法中将微生物电芬顿和过硫酸钠耦合形成全氟辛酸降解系统，该降解系统能够加快全氟辛酸的降解速度；该发酵系统能够达到99％的全氟辛酸降解率，且处理条件温和，全氟辛酸降解彻底。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
S1、制作微生物电芬顿系统所需的阳极碳刷和阴极电极，并进行预处理；
S2、为培养产电微生物，配制产电微生物生长所需的营养液；
S3、在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化；
S4、将阳极产电微生物培养完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
S5、将反应器维持在维持适宜的温度，向阴极室中通入空气，在有氧条件下进行全氟辛酸降解。
本发明中，术语“微生物电芬顿”是芬顿技术与微生物燃料电池技术结合形成的新型去污技术。在反应器的阳极，首先由产电微生物降解有机物(例如生活废水)产生电子和质子，然后分别通过外电路和质子交换膜转移到阴极室，在阴极中进行双电子氧还原反应，实现原位过氧化氢生产，随后过氧化氢与Fe2+反应生成羟基自由基，具有强氧化性的羟基自由基可氧化难降解有机物。
本发明中，术语“产电微生物”主要集中在变形菌门和厚壁菌门，如杆菌、假单胞菌属、红玉菌属、希瓦氏菌属、乳球菌属、大肠埃希氏菌属等。是微生物在代谢有机物的过程中产生电子，并通过电子传递链协助电子传递，阳极上产电微生物可以认为是不同功能的细胞混合，它们作为细胞的动力源，可以用于发电、增殖。
本发明中，术语“厌氧污泥”是指在厌氧反应器中经过厌氧培养之后，使得污泥中含有厌氧菌群落，从而达到良好的有机物沉降性。主要用于污水处理，能降解原废水中的各种有机污染物，且成本更经济。
本发明中，术语“阳极液”是指在阳极室中由所制营养液与污泥混合而成，适合产电微生物生长的液体。
作为技术方案的进一步改进，步骤S1包括如下具体步骤：
S1-1、将碳纤维丝和直径为0.8-1.2mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷具有固定尺寸；
S1-2、制作好的碳纤维刷用0.8-1.2mol·L-1的NaOH溶液浸泡5.5-6.5h，去除杂质离子；
S1-3、再用1mol·L-1HCL浸泡5.5-6.5h，用去离子水超声清洗至中性；
S1-4、用去离子水煮2.5-.35h，每隔30min更换一次水；
S1-5、使用马弗炉加热处理，得到阳极碳刷。
S1-6、将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块；
S1-7、首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡4.5-5.5h，去除杂质离子；
S1-8、用1mol·L-1的HCL浸泡5.5-6.5h，用去离子水超声清洗至中性，得到石墨板阴极电极。
优选地，步骤S1-1中，所述固定尺寸是指碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
优选地，步骤S1-5中，所述马弗炉处理温度为480-520℃，处理时间为8-12分钟。
作为技术方案的进一步改进，步骤S2中，所述营养液的配方为每升溶液中含有以下的物质：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mgB-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠。
作为技术方案的进一步改进，步骤S3包括如下具体步骤：
S3-1、采用污水处理厂浓缩池处的厌氧污泥作为接种泥，将所取污泥沉降后倒去上清液；
S3-2、污泥与所配制营养液加入具有碳纤维刷的阳极室中，形成阳极液；
S3-3、在阳极室中持续通入氮气，除去阳极室中的氧，维持严格厌氧环境；
S3-4、使用铁氰化钾溶液(例如100mL)作为阴极液；
S3-5、反应器与外阻串联构成微生物燃料电池，在适宜温度下进行产电微生物的培养和驯化。
优选的，步骤S3-2中，所述阳极液的pH为7-7.5；
优选的，步骤S3-2中，所述污泥与营养液的体积比为1:1(例如各50mL)；
优选的，步骤S3-3中，所述通入氮气的时间为8-12分钟；
优选的，步骤S3-4中，所述铁氰化钾溶液的浓度为15-17g/L；
优选地，步骤S3-5中，所述适宜温度为30-37℃；
优选地，步骤S3-5中，阳极室进水口用橡胶塞封闭，维持阳极室厌氧条件进行培养；
优选地，步骤S3-5中，与反应器串联的外阻为1000Ω。
作为技术方案的进一步改进，步骤S4包括如下具体步骤：
S4-1、在阳极碳刷培养完成后，阳极液排出1/2，并补充相应营养液；
S4-2、配制用于降解的全氟辛酸溶液作为阴极液；
S4-3、将阴极液注入阴极室；
S4-4、将反应器与10Ω外阻串联；
S4-5、施加适宜电压，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器。
优选地，步骤S4-2中，所述阴极液每升包括如下物质：10-2000mg全氟辛酸，10-200g过硫酸钠；
优选地，步骤S4-5中，所述适宜电压为0-2.0V。
作为技术方案的进一步改进，步骤S5中，向阴极室中通入空气的速率为5-50mL/min。
优选地，步骤S5中，所述适宜的温度为10-50℃，pH为1-5。
本发明步骤S5中，所述全氟辛酸的降解过程中可能发生如下反应：
2H++O2+2e-→H2O2
Fe2++H2O2+H+→Fe3++·OH+H2O
Fe3++e-→Fe2+
S2O8 2-→2SO4 -
C7F15COO-+SO4 -→C7F15·+SO4 2-+CO2
C7F15·+HO·→C7F15OH
C7F15OH→C6F13COF+HF
C6F13COF+H2O→C6F13COO-+HF+H+
C6F13COO-+SO4 -→C6F13·+SO4 2-+CO2
C6F13·+HO·→C6F13OH
C6F13OH→C5F11COF+HF
C5F11COF+H2O→C5F11COO-+HF+H+
C5F11COO-+SO4 -→C5F11·+SO4 2-+CO2
C5F11·+HO·→C5F11OH
C5F11OH→C4F9COF+HF
C4F9COF+H2O→C4F9COO-+HF+H+
C4F9COO-+SO4 -→C4F9·+SO4 2-+CO2
C4F9·+HO·→C4F9OH
C4F9OH→C3F7COF+HF
C3F7COF+H2O→C3F7COO-+HF+H+
C3F7COO-+SO4 -→C3F7·+SO4 2-+CO2
C3F7·+HO·→C3F7OH
C3F7OH→C2F5COF+HF
C2F5COF+H2O→C2F5COO-+HF+H+
C2F5COO-+SO4 -→C2F5·+SO4 2-+CO2
C2F5·+HO·→C2F5OH
C2F5OH→CF3COF+HF
CF3COF+H2O→CF3COO-+HF+H+。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
1)目前，通过物理法去除水体中的全氟辛酸具有无法完全降解的缺点，而化学法如光催化氧化、热分解、电催化氧化、氧化剂氧化等，则需要较为苛刻的实施条件和较高的运行成本，且降解过程中产生的锻炼产物矿化不完全，造成二次污染。本发明的微生物电芬顿耦合过硫酸钠体系，反应条件温和、设备结构简单、可以高效降解全氟辛酸；
2)本发明利用微生物电芬顿系统相对于普通芬顿法来说，不需要外加大量的过氧化氢，只需施加较低电压就能自发产生过氧化氢；
3)对比使用过硫酸钠作为氧化剂处理全氟辛酸的方法，由于过硫酸钠的活化需要高温，因此无法在室温下进行，并且所需的所硫酸钠量大；而单独的微生物电芬顿系统产生的羟基自由基无法降解全氟辛酸。因此本系统将二者融合，过硫酸钠作为全氟辛酸降解反应的启动者，使其失去一个电子，羟基自由基就能参与到后续降解反应中来，两者协同作用达到较高的全氟辛酸降解效率。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
1)将购买好的碳纤维丝和直径为1mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
2)将制作好的碳纤维刷用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡6h，去除杂质离子；
3)将步骤2)中处理后的碳刷用1mol·L-1HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性；
4)将步骤3)中处理后的碳刷用去离子水煮3h，每隔30min更换一次水；
5)将步骤4)中处理后的碳刷用马弗炉500℃加热，处理时间为10分钟，即可得到实验用碳刷；
6)将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块，首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡5h，去除杂质离子；用1mol·L-1的HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性，得到实验所需石墨板阴极；
7)在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化。所述营养液的配方为：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mg B-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠
8)将步骤7)中阳极产电菌驯化完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，阴极通入空气，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
步骤8)中，全氟辛酸浓度为50mg/L；
步骤8)中，所述电压为1.0V，阴极初始pH为3，温度为40℃；通气速率为15mL/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表1所示：
表1：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的降解温度为40℃，在24小时内降解了84％的全氟辛酸，降解速率较快，总降解率为99％。在降解过程中，有短链中间产物生成，包括全氟庚酸、全氟己酸、全氟戊酸、七氟丁酸、五氟丙酸、氟乙酸，中间产物又被迅速降解。可以看出此系统降解全氟辛酸较为彻底，且反应速率快，运行条件温和。
实施例2
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
1)将购买好的碳纤维丝和直径为1mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
2)将制作好的碳纤维刷用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡6h，去除杂质离子；
3)将步骤2)中处理后的碳刷用1mol·L-1HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性；
4)将步骤3)中处理后的碳刷用去离子水煮3h，每隔30min更换一次水；
5)将步骤4)中处理后的碳刷用马弗炉500℃加热，处理时间为10分钟，即可得到实验用碳刷；
6)将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块，首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡5h，去除杂质离子；用1mol·L-1的HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性，得到实验所需石墨板阴极；
7)在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化。所述营养液的配方为：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mgB-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠
8)将步骤7)中阳极产电菌驯化完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，阴极通入空气，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
步骤8)中，全氟辛酸浓度为50mg/L；
步骤8)中，所述电压为1.0V，阴极初始pH为3，温度为10℃。通气速率为15mL/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表2所示：
表2：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的降解温度为10℃，在24小时内降解了52％的全氟辛酸，降解速率较温度为40℃时慢得多，总降解率只有70％。相较于实施例1，温度的降低减缓了阳极产电微生物的活性，低温也不利于过硫酸钠的活化，因此导致了降解速率的减缓。
实施例3
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
1)将购买好的碳纤维丝和直径为1mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
2)将制作好的碳纤维刷用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡6h，去除杂质离子；
3)将步骤2)中处理后的碳刷用1mol·L-1HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性；
4)将步骤3)中处理后的碳刷用去离子水煮3h，每隔30min更换一次水；
5)将步骤4)中处理后的碳刷用马弗炉500℃加热，处理时间为10分钟，即可得到实验用碳刷；
6)将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块，首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡5h，去除杂质离子；用1mol·L-1的HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性，得到实验所需石墨板阴极；
7)在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化。所述营养液的配方为：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mgB-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠
8)将步骤7)中阳极产电菌驯化完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，阴极通入空气，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
步骤8)中，全氟辛酸浓度为50mg/L；
步骤8)中，所述电压为1.0V，阴极初始pH为3，温度为20℃。通气速率为15mL/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表3所示：
表3：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的降解温度为20℃，在24小时内降解了61％的全氟辛酸，降解速率较温度为40℃时慢，总降解率只有78％。相较于实施例1，温度的降低减缓了阳极产电微生物的活性，较低温度也不利于过硫酸钠的活化，因此导致了降解速率的减缓。
实施例4
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
1)将购买好的碳纤维丝和直径为1mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
2)将制作好的碳纤维刷用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡6h，去除杂质离子；
3)将步骤2)中处理后的碳刷用1mol·L-1HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性；
4)将步骤3)中处理后的碳刷用去离子水煮3h，每隔30min更换一次水；
5)将步骤4)中处理后的碳刷用马弗炉500℃加热，处理时间为10分钟，即可得到实验用碳刷；
6)将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块，首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡5h，去除杂质离子；用1mol·L-1的HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性，得到实验所需石墨板阴极；
7)在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化。所述营养液的配方为：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mgB-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠
8)将步骤7)中阳极产电菌驯化完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，阴极通入空气，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
步骤8)中，全氟辛酸浓度为50mg/L；
步骤8)中，所述电压为1.0V，阴极初始pH为3，温度为30℃。通气速率为15mL/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表4所示：
表4：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的降解温度为30℃，在24小时内降解了66％的全氟辛酸，降解速率较温度为40℃时慢，较20℃时有所提升，总降解率达到95％。
实施例5
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
1)将购买好的碳纤维丝和直径为1mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
2)将制作好的碳纤维刷用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡6h，去除杂质离子；
3)将步骤2)中处理后的碳刷用1mol·L-1HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性；
4)将步骤3)中处理后的碳刷用去离子水煮3h，每隔30min更换一次水；
5)将步骤4)中处理后的碳刷用马弗炉500℃加热，处理时间为10分钟，即可得到实验用碳刷；
6)将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块，首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡5h，去除杂质离子；用1mol·L-1的HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性，得到实验所需石墨板阴极；
7)在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化。所述营养液的配方为：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mgB-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠
8)将步骤7)中阳极产电菌驯化完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，阴极通入空气，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
步骤8)中，全氟辛酸浓度为50mg/L；
步骤8)中，所述电压为1.0V，阴极初始pH为3，温度为50℃。通气速率为15mL/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表5所示：
表5：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的降解温度为50℃，在24小时内降解了68％的全氟辛酸，降解速率较温度为40℃时慢，原因可能是温度过高造成产电菌死亡，系统产过氧化氢能力下降。
实施例6
一种微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤：
1)将购买好的碳纤维丝和直径为1mm的钛丝加工成碳纤维刷，碳纤维刷长6cm，直径为4cm；
2)将制作好的碳纤维刷用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡6h，去除杂质离子；
3)将步骤2)中处理后的碳刷用1mol·L-1HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性；
4)将步骤3)中处理后的碳刷用去离子水煮3h，每隔30min更换一次水；
5)将步骤4)中处理后的碳刷用马弗炉500℃加热，处理时间为10分钟，即可得到实验用碳刷；
6)将石墨板切割成4cm*4cm*0.5cm的方块，首先用1mol·L-1的NaOH溶液浸泡5h，去除杂质离子；用1mol·L-1的HCL浸泡6h，用去离子水超声清洗至中性，得到实验所需石墨板阴极；
7)在反应器阳极室加入厌氧污泥和营养液，并通入氮气，阴极室为铁氰化钾溶液，对产电微生物进行培养与驯化。所述营养液的配方为：3mg硫酸镁，0.13mg氯化锌，0.005mg七水硫酸锌，1.5mg氨三乙酸，0.5mg一水合硫酸锰，310mg氯化铵，130mg氯化钾，0.01mg硼酸，0.01mg六水合氯化钴，5mg烟酸，2mg叶酸，0.01mg五水合硫酸铜，0.024mg六水合氯化镍，0.024mg二水合钨酸钠，0.1mgB-12，5mg维生素B1，6mg维生素B2，10mg维生素B6，6mg对氨基苯甲酸，2000mg葡萄糖，2000mg乙酸钠
8)将步骤7)中阳极产电菌驯化完成的反应器阴极溶液替换成全氟辛酸溶液，并加入过硫酸钠，施加电压，阴极通入空气，得到电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸反应器；
步骤8)中，全氟辛酸浓度为50mg/L；
步骤8)中，所述电压为2.0V，阴极初始pH为3，温度为40℃。通气速率为15mL/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表6所示：
表6：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的外加电压为2.0V，在24小时内降解了60％的全氟辛酸，降解速率较外加电压为1.0V时降低，总降解率为77％。
实施例7
重复实施例1，区别在于，步骤8)中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器阴极初始pH为1。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表7所示：
表7：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的阴极初始pH为1，在24小时内降解了64％的全氟辛酸，降解速率较外阴极初始pH为3时慢，总降解率为89％。
实施例8
重复实施例1，区别在于，步骤8)中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器阴极初始pH为5。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表8所示：
表8：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的阴极初始pH为5，在24小时内降解了66％的全氟辛酸，降解速率较实施例1阴极初始pH为3时慢，总降解率为92％。
实施例9
重复实施例1，区别在于，步骤8)中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器阴极通气速率为5ml/min。
本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表9所示：
表9：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的阴极通气速率为5ml/min，在24小时内降解了60％的全氟辛酸，降解速率较实施例1阴极通气速率为15ml/min时慢，总降解率为81％。
实施例10
重复实施例1，区别在于，步骤8)中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器阴极通气速率为25ml/min。本实施例微生物电芬顿耦合过硫酸钠降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表10所示：
表10：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本实施例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器的阴极通气速率为25ml/min，在24小时内降解了65％的全氟辛酸，降解速率较实施例1阴极通气速率为15ml/min时慢，总降解率为83％。
对比例1
重复实施例1，区别在于，步骤8)中，微生物电芬顿反应器中阴极液不添加过硫酸钠。
本对比例微生物电芬顿反应器降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表11所示：
表11：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本对比例中，微生物电芬顿反应器的阴极液未添加过硫酸钠，在24小时内降解了9％的全氟辛酸，且在6小时之后几乎不在降解，与实施例1相比，全氟辛酸的降解率大幅降低，原因是羟基自由基对于全氟辛酸的降解具有惰性。
对比例2
重复实施例1，区别在于，步骤8)中，外加电压为0V，即无外加电压。
本对比例微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器降解全氟辛酸的中间产物产物及全氟辛酸分析结果如下表12所示：
表12：反应器中全氟辛酸及中间产物分析结果
本对比例中，微生物电芬顿耦合过硫酸钠反应器无外加电压，在24小时内降解了64％的全氟辛酸，降解速率较实施例1外加电压为1.0V时慢，总降解率为84％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
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