【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料合成及清洁能源生产，特别涉及一种驱动厌氧铁呼吸耦合降碳的磁性复合电子介体材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、传统蛋白质有机废水(protein-containing wastewater,pcow)甲烷化的高效运转主要依赖于长碳链挥发酸向乙酸转化的种间氢传递(interspcies h2 transfer)机制，由于iht对外界不良环境具有高度敏感性，致使蛋白质有机废水厌氧消化时存在明显酸性积累并危害体系运转。金属导电材料对厌氧体系的介导效应来自于有机物矿化所驱动的异化金属还原过程可实现电子的转移并伴随低价离子的释放。异化金属还原不仅能够保证电子的高效、定向传输并且还原产生的低价金属离子能够刺激微生物酶活性。这一电子传递路径的存在能够减少厌氧微生物电子传递呼吸链的能耗并保证微生物种群间电子的高效性，实现强化pcow甲烷化的目的。
2、当下主流的金属导电材料多为铁基、锰基等单金属基材料，为探究复合材料相较于单金属基材料的优异性，本方案提出通过制备成本低廉、生物兼容性好的双金属基材料以解决pcow厌氧发酵的酸性积累问题，驱动pcow厌氧降碳提质增效，从而为传统的pcow厌氧处理提供新思路。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提出一种驱动厌氧铁呼吸耦合降碳的磁性复合电子介体材料的制备方法及其应用，解决上述问题。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种驱动厌氧铁呼吸耦合降碳的磁性复合电子介体材料的应用，包括以下(a)
4、(a)在促进蛋白质有机废水的scod降解中的应用；
5、(b)在促进蛋白质有机废水厌氧消化产酸中的应用；
6、(c)在促进蛋白质有机废水厌氧消化产甲烷中的应用；
7、(d)在促进蛋白质有机废水厌氧消化微生物群落变化中的应用；
8、所述驱动厌氧铁呼吸耦合降碳的磁性复合电子介体材料为铁锰双金属基材料。
9、优选的，所述铁锰双金属基材料为mnfe2o4。
10、优选的，所述mnfe2o4的添加量为200～800mg/g·vss。
11、优选的，所述mnfe2o4的添加量为600mg/g·vss。
12、优选的，所述mnfe2o4采用水热共沉淀法合成。
13、优选的，mnfe2o4的制备方法为：按mn/fe元素的摩尔比取锰盐和铁盐，溶解于无氧去离子水中，与naoh溶液充分混合，所得混合液在80～90℃下加热2～3h，自然冷却至室温，通过磁力分离收集黑色固体，并用去离子水洗至中性，然后将黑色固体先置于二甲基亚砜溶液在70～80℃的条件下分散，超声处理，最后用蒸馏水和无水乙醇对mnfe2o4进行离心洗涤。
14、优选的，所述锰盐包括氯化锰水合物、硝酸锰水合物、硫酸锰水合物。
15、优选的，所述铁盐包括氯化铁水合物、硝酸铁水合物、硫酸铁水合物。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、(1)通过向厌氧体系中投加mnfe2o4可以提高scod的降解和提高ch4的日产率，显著强化厌氧消化过程。经过90天消化过程，发现添加600mg/g·vss mnfe2o4可促进scod降解和ch4日产量，降解率高达89.13％，甲烷日产量比对照组高40.53％，表现出最佳降解性能与资源回收最大化。
18、(2)在不同有机负荷条件的试验中，进水scod浓度最高时，mnfe2o4的scod去除率基本维持在66％，相比于fe3o4组和mno2组提高了10.49％和15.26％。结合微生物群落结构和功能基因分析，发现磁性mnfe2o4的添加可以能够富集acetoanaerobium、syntrophomonas和methanosaeta等优势种群，从而建立起以acetoanaerobium、syntrophomonas和methanosaeta为主导的互作机制。
19、(3)基于对运行效能以及微生物群落变化的研究，表明mnfe2o4中的fe元素可诱导异化铁还原(dissimilatory iron reduction,dir)为主的铁呼吸反应，并可与最终甲烷化形成“电”互营效应，具体机理如下：(1)dir型铁呼吸菌属(syntrophorhabdus芳烃互营杆菌)在氧化挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,vfas)时产生电子与fe2+；(2)所产生的电子在mn元素的二次介导效应下高效转导至最终电子受体(methanosaeta鬃毛甲烷菌)；(3)随着铁呼吸型vfas氧化反应的持续进行，最终构建形成以mnfe2o4介导驱动铁呼吸耦合降碳的新型直接电子传递(direct interspeices electron transfer,diet)模式。mnfe2o4的双通道电子介导效应可从加速电子转移，促进微生物凝聚，提升体系抗冲击负荷能力以及甲烷化提质增效方面优化pcow的降碳效能。
20、(4)mnfe2o4所特有磁性特征可进一步实现该材料的回收与二次循环利用，具有极好的工程应用潜力。
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1.一种驱动厌氧铁呼吸耦合降碳的磁性复合电子介体材料的应用，其特征在于，包括以下(A)～(D)中的至少一种用途：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述铁锰双金属基材料为MnFe2O4。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述MnFe2O4的添加量为200～800mg/g·VSS。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述MnFe2O4的添加量为600mg/g·VSS。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述MnFe2O4采用水热共沉淀法合成。
6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，MnFe2O4的制备方法为：按Mn/Fe元素的摩尔比取锰盐和铁盐，溶解于无氧去离子水中，与NaOH溶液充分混合，所得混合液在80～90℃下加热2～3h，自然冷却至室温，通过磁力分离收集黑色固体，并用去离子水洗至中性，然后将黑色固体先置于二甲基亚砜溶液在70～80℃的条件下分散，超声处理，最后用蒸馏水和无水乙醇对MnFe2O4进行离心洗涤。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述锰盐包括氯化
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述铁盐包括氯化铁水合物、硝酸铁水合物、硫酸铁水合物。
...【技术特征摘要】
1.一种驱动厌氧铁呼吸耦合降碳的磁性复合电子介体材料的应用，其特征在于，包括以下(a)～(d)中的至少一种用途：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述铁锰双金属基材料为mnfe2o4。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述mnfe2o4的添加量为200～800mg/g·vss。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述mnfe2o4的添加量为600mg/g·vss。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述mnfe2o4采用水热共沉淀法合成。
6.根据权利要求2所述的应用，其...
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