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2026年第8期
• 净水技术前沿与热点综述 •

人工湿地-微生物燃料电池系统中电子传递效能研究进展

作者:祝金波,罗安杰,张艳,曹侃,戴红玲,沈越,彭小明
作者单位:江西中煤建设集团有限公司;江西中煤城乡控股集团有限公司;华东交通大学土木建筑学院;江西省生态环境监测中心
引用本文:祝金波, 罗安杰, 张艳, 等. 人工湿地-微生物燃料电池系统中电子传递效能研究进展[J]. 净水技术, 2026,45(8): 22-35.
摘要:【目的】 本文针对人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)系统中,电子传递效能对污染物降解与能源回收的关键作用,系统解析系统构造与环境因素对电子传递路径的调控机制,明确影响电子通量与系统稳定性的核心要素,为提升CW-MFC协同效能提供理论依据。【方法】 通过文献综述与机理分析相结合的方法,从湿地填料基质、植物类型、电极材料特性、湿地构型参数、植物-微生物互作及运行条件5个维度,探讨CW-MFC系统中电子传递的动态过程与增效途径,重点阐明各要素在电子传递中的交互作用机制。【结果】 CW-MFC系统的产电性能与污染物去除效率高度依赖于多要素的协同优化。具体而言,垂直流构型通过优化氧化还原梯度显著降低系统内阻并提升产电效率;与此同时,高导电性填料可增强生物膜活性并促进电子转移。在植物层面,湿地植物根系的多种分泌物提高了电活性微生物菌群丰度;多孔电极材料与合适的电极布置与电极间距可以通过扩展反应界面提升电子捕获能力。此外,适当调整水力停留时间与有机物负荷可同步改善污染物去除率与能量回收效能。【结论】 CW-MFC系统的电子传递过程受多尺度环境-结构参数的协同调控,通过优化“填料-电极-构型”,可同步增强污染物降解与生物产电能力。未来需聚焦仿生电极设计、电子穿梭网络构建及多尺度模型开发等跨学科策略,推动CW-MFC技术从机理研究向工程化应用转化。
关键词:人工湿地-微生物燃料电池;电子传递; 能源生产;微生物; 系统优化
基金资助:江西中煤建设集团有限公司科研项目(2024JXZMKJ10);江西省自然科学基金(20212BAB214007)
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