一种电动力-燃料电池耦合装置及污染土壤的修复方法

摘要

本发明提供了一种电动力‑微生物燃料电池耦合装置，所述装置包括直流电源；所述直流电源的负极与电动力阴极相连；所述直流电源的正极与任选存在的电极切换系统相连；所述电极切换系统与电动力阳极连，且所述EK阳极设置在呈中空圆筒状的微生物燃料电池阴极的中心；所述MFC阴极与外电阻相连；在所述MFC阴极与所述EK阴极之间，设置多根微生物燃料电池阳极；所述多根MFC阳极之间通过导线顺次连接，并与所述外电阻串联连接。还提供了使用该装置用于污染土壤的修复方法和用途。所述装置和修复方法具有良好的污染物脱除效果，从而具有良好的应用潜力和工业化生产前景。

权利要求

1.一种使用电动力-微生物燃料电池耦合装置修复污染土壤的方法，所述电动力-微生物燃料电池耦合装置包括直流电源；所述直流电源的负极与电动力阴极相连；所述直流电源的正极与任选存在的电极切换系统相连；所述电极切换系统与电动力阳极相连，且所述电动力阳极设置在呈中空圆筒状的微生物燃料电池阴极的中心；所述微生物燃料电池阴极与外电阻相连；在所述微生物燃料电池阴极与所述电动力阴极之间，设置多根微生物燃料电池阳极；所述多根微生物燃料电池阳极之间通过导线顺次连接，并与所述外电阻串联连接；

所述方法包括：

S1：制作测试土样；

S2：向所述电动力-微生物燃料电池耦合装置的电动力阴极筒内装入电极溶液，向微生物燃料电池阴极筒内装入去离子水；

S3：开启直流电源进行通电，运行正常后，控制所述电动力阴极筒内溶液的pH值，并将多余的流出液排出，从而完成污染土壤的修复；

在步骤S2中，所述电动力阴极筒内的电极溶液为摩尔浓度0.8-1.2mmol/L的乙酸水溶液；

在步骤S3中，控制所述电动力阴极筒内溶液的pH值为6.5。

2.如权利要求 1所述的修复污染土壤的方法，其特征在于：所述电动力阴极为中空圆筒状，且在外管壁上均匀分布有孔径1-3mm的小孔，其外周缠绕有滤布。

3.如权利要求 1所述的修复污染土壤的方法，其特征在于：所述微生物燃料电池阴极为中空圆筒状。

4.如权利要求 1所述的修复污染土壤的方法，其特征在于：所述微生物燃料电池阳极为棒状。

5.如权利要求 1-4任一项所述的修复污染土壤的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述通电的电压为1-10V。

说明书

一种电动力-燃料电池耦合装置及污染土壤的修复方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种污染物的净化装置和处理方法，特别地涉及一种电动力-微生物电池耦合装置及污染土壤的修复方法，属于环境保护和污染防治与治理领域。

背景技术

[0002] 目前，随着我国工业和农业的快速发展，人们生活水平在日益提高的同时，也造成了十分严重的土壤污染。而土壤污染又反过来对农产品、地下水、生态环境及人体健康等产生了很大的威胁。

[0003] 因此，加强对污染土壤的治理已经刻不容缓，寻找一种快捷、低能耗、效率高的污染土壤的修复方法具有十分重要的现实意义。

[0004] 目前，传统污染土壤的修复技术主要有化学法、物理法和生物修复法等。其中化学和物理法成本较高，且容易对土壤的理化性质造成严重的不利影响。生物修复法具有成本较低，操作简单、无二次污染等优点，因此具有非常好的应用前景。

[0005] 而对于深层或淹水的污染土壤、污泥或沉积物而言，由于缺乏充足的氧气，缺氧或厌氧降解是土壤有机物降解的一个重要的途径。然而在缺氧或厌氧条件下，微生物降解有机污染物需要有硝酸盐、硫酸盐等电子受体，因此电子受体的缺乏会导致微生物降解速率降低甚至停止。添加外源电子受体可以促进微生物厌氧降解，但是这些电子受体不是持续的。在微生物电池的阴极，氧气因其在环境中方便易得并且产物干净环保，是一种理想的阴极电子受体。然而如果用曝气的方法提供氧气作为电子受体，具有能耗高，氧气的溶解度低的缺点。同时氧气很快就会被消耗。因此，该方法需要持续的人力、物力和能源向土壤或沉积物曝气，大大增加修复成本。

[0006] 微生物电池系统是近十年来比较热门的技术，它主要利用电化学活性微生物作为催化剂，将有机物的化学能直接转化为电能。微生物电池可以在厌氧条件下源源不断地在阴极处为微生物提供最终电子受体，从而促进污染物在缺乏氧气、硝酸盐、硫酸盐等电子受体的条件下得到降解。自然界广泛存在具有通过代谢功能将产生的电子传递到电极的电化学微生物。

[0007] 因此，微生物燃料电池可在土壤、污泥、沉积物、污水、人畜粪便等多种环境中利用。

[0008] 近几年，微生物电池，尤其是沉积物微生物电池因其较好的产电性能和污染物去除效率越来越得到人们的关注。科学家对其进行了广泛深入的研究，研发出了多种微生物电池修复方法和相应装置。

[0009] CN102386431A公开了一种土壤微生物燃料电池及修复石油烃污染土壤的方法。所述土壤微生物燃料电池由U型管和包裹于其外表面的膜电极构成，U型管为中空管且管壁均布圆孔，膜电极自内向外包括扩散层、碳基层、阴极、催化层、玻璃纤维膜和阳极并缠绕组成层状结构，U型管两侧的阳极和阴极通过导线自身连接，阳极与阴极之间通过导线与外接电阻连接构成电池，U型管与膜电极之间粘接密封，U型管埋入污染土壤中的直管部分高度与污染土层厚度相同。

[0010] CN102368559A公开了一种碱性微生物燃料电池。所述微生物燃料电池包括容器状的电池壳体、阳极和空气阴极；所述阳极为活性炭纤维刷、碳布或碳纸，空气阴极为两面分别涂覆聚四氟乙烯扩散层和颗粒活性炭催化层的碳布集电体，且空气阴极以扩散层面向空气、催化层面向溶液置于容器两侧；该燃料电池的电解液分为启动时的电解液和产电运行时的电解液，其中产电运行时的电解液又分为有机物基质和有机废水两种主要成分。本发明阴极催化材料是采用活性炭，不含任何金属催化剂，大大降低成本。在碱性条件下运行，阴极氧还原性能得到提高，可提高有机物的能量转化效率。在高浓度有机物的条件下，电池能稳定运行，且有机物利用率高。

[0011] CN202025824U公开了一种有机物污染土壤原位修复的土壤微生物燃料电池装置。所述实用新型装置包括膜阴极和阳极，膜阴极和阳极之间通过导线连接。膜阴极外边缘设有隔水板，这样可以形成一个空腔，提供足够的浮力，使得膜阴极可漂浮在水面上，其两面分别充分与大气和水相接触，其阳极埋于土壤中，可以方便地安装在淹水土壤中，就地利用淹水土壤中的有机污染物为燃料，进行氧化降解，生成CO2和水等无害物质，实现土壤的原位修复。

[0012] CN102500610A公开了一种成本低廉、实用有效、绿色环保的利用产电微生物和植物光合作用联用的植物-土壤微生物燃料电池系统。它包括阳极电极、阴极电极以及连接阳极电极和阴极电极的外电路，还包括植物，所述的阳极电极置于植物根部周围的土壤内，所述的阴极电极置于土壤表面。本发明主要以植物光合作用生产并释放到根部的有机质为燃料，避免了产电微生物以污水中有机质为燃料时，有机质对产电微生物的抑制作用，从而导致产电效率低的问题。同时本发明以植物作为燃料供应者，实现植物固碳-分泌有机质-产电的能源的循环利用，实现了燃料的绿色供给。

[0013] 如上所述，虽然人们研发了多种微生物电池修复污染土壤的方法，但均存在一些缺点，例如：1、在微生物燃料电池的阴极介质中，氧气在中性条件下发生还原反应的动力学系数较低，从而限制了其作为阴极最终电子受体的使用，制约着整个反应的反应速度；2、微生物燃料电池内阻较大，降低了输出功率，阻碍微生物燃料电池的降解效率；3、一个阳极对应一个阴极，由于阳极表面积有限，土壤中污染物的微生物降解受到限制；4、对于修复大面积污染土壤，修复成本较高。

[0014] 凡此种种，导致了上述方法的应用范围和应用价值均受到了一定的限制，无法大范围推广。

[0015] 基于这些原因，目前在污染土壤治理领域，对于新型、成本低廉、效果良好、高去除效果的污染土壤修复装置和方法仍存有强烈需求，也是目前土壤修复领域的一个研究重点和热点，而这也正是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。

发明内容

[0016] 鉴于上述技术的缺陷与不足，本发明人从实际应用出发，对微生物燃料电池修复污染土壤的方法进行了大量的深入研究，在付出了创造性劳动后，从而完成了本发明。

[0017] 具体而言，本发明主要涉及如下几个方面。

[0018] 第一个方面，本发明提供了一种电动力-微生物燃料电池耦合装置，所述装置包括直流电源；所述直流电源的负极与电动力阴极(以下简称为EK阴极)相连；所述直流电源的正极与任选存在的电极切换系统相连；所述电极切换系统与电动力阳极(以下简称为EK阳极)相连，且所述EK阳极设置在呈中空圆筒状的微生物燃料电池阴极(以下简称为MFC阴极)的中心；所述MFC阴极与外电阻相连；在所述MFC阴极与所述EK阴极之间，设置多根微生物燃料电池阳极(以下简称为MFC阳极)；所述多根MFC阳极之间通过导线顺次连接，并与所述外电阻串联连接。

[0019] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述电极切换系统属于公知的装置，可通过多种商业渠道而获得，在此不再进行详细描述。

[0020] 其中，该电极切换系统是任选存在的，也即存在或者不存在，当不存在时，则所述直流电源的正极直接与所述EK阳极相连。

[0021] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述EK阳极可为本领域中的常规阳极，例如可为石墨棒，本领域技术人员可以进行合适的选择与确定，在此不再进行详细描述。

[0022] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述EK阴极为中空圆筒状，且在外管壁上均匀分布有孔径1-3mm的小孔，其外周缠绕有滤布。

[0023] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述MFC阴极为中空圆筒状。

[0024] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述MFC阳极为棒状或其它形状(例如正方体、长方体等)。

[0025] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，在所述MFC阴极与所述EK阴极之间设置多根MFC阳极，其根数可根据待处理土壤的体积和/或所述MFC阴极与所述EK阴极之间的具体而进行合适的选择和确定，例如可为5-20根，例如5根、10根、15根或20根，其数量的选择是本领域技术人员所能拥有的手段，在此不再进行详细描述。

[0026] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述MFC阳极或MFC阴极是现有技术中公知的阳极或阴极，可根据需要而将其制成各种的不的形状，例如棒状、中孔圆筒状等等，在此不再进行详细描述。

[0027] 在本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置中，所述外电阻的电阻大小通常为10-1000Ω，例如可为10Ω、50Ω、100Ω、200Ω、300Ω、400Ω、500Ω、600Ω、700Ω、800Ω、900Ω或1000Ω。

[0028] 如上所述，本发明提供了一种电动力-微生物燃料电池耦合装置，所述装置通过独特的电极结构和/或组合，可产生如下的诸多有益效果：

[0029] 1、利用电动力法与微生物燃料电池耦合的方法促进土壤污染物的降解，可以利用电动力法阳极产生的电极反应产生的溶解氧和质子为微生物燃料电池阴极提供还原反应的适宜条件，或通过利用电动力阳极处富集的重金属离子等氧化态物质为微生物燃料电池阴极提供最终电子受体，而非利用微生物燃料电池阳极降解有机污染物所产生的质子提供电子受体，将有助于提高微生物燃料电池阴极处还原反应的动力学系数，减小内阻，大大促进微生物燃料电池阳极处的污染物降解和产电，更有利于较大范围内污染物的去除。

[0030] 2、可在一个微生物燃料电池布置中，一个阴极对于多个阳极，通过导线相连接，不仅不需要质子交换膜，大大降低了处理成本，而且同时增加了微生物燃料电池的产电及降解污染物有效面积。

[0031] 3、通过电动力法对土壤施加弱电场，可强化污染物与土壤溶液微生物的接触和反应，提高污染物的微生物降解效率。

[0032] 4、微生物燃料电池阳极降解污染物产生的质子可在电动力法施加的弱电场作用下向电动力阴极移动，中和电动力阴极产生的氢氧根离子，从而防止电极极化，节约能耗，有助于维持系统稳定性。

[0033] 正是由于如此的独特结构和随之所取得的有益效果，从而使得本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置具有良好的应用前景和价值，在各种指标上要优于目前所有的类似装置和方法。

[0034] 第二个方面，本发明还涉及使用上述电动力-微生物燃料电池耦合装置修复污染土壤的方法，所述方法包括：

[0035] S1：制作测试土样；

[0036] S2：向所述电动力-微生物燃料电池耦合装置的EK阴极圆筒内装入电极溶液，向MFC阴极圆筒内装入去离子水；

[0037] S3：开启直流电源进行通电，运行正常后，控制所述EK阴极筒内溶液的pH值，并将多余的流出液排出，从而完成污染土壤的修复。

[0038] 在本发明的所述修复污染土壤的方法中，在步骤S1中，所述测试土样的制作可根据实际情况，制作一定体积的土样槽，并将污染土壤装入其中，然后安装本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置，从而得到整个的运行装置。

[0039] 在本发明的所述修复污染土壤的方法中，在步骤S2中，所述EK阴极圆筒内的电极溶液为摩尔浓度0.8-1.2mmol/L的乙酸水溶液。

[0040] 在本发明的所述修复污染土壤的方法中，在步骤S3中，运行正常后，控制所述EK阴极筒内溶液的pH值，即控制所述EK阴极圆筒内溶液的pH值为6-8，例如可为6、6.5、7、7.5或8，最优选为6.5。

[0041] 该控制可通过向EK阴极筒内加入相应的物质或利用蠕动泵进行调节，例如当过低时，则加入碱性物质；而当过高时，则加入酸性物质。本领域技术人员可进行合适的物质选择，在此不再进行详细描述。

[0042] 在本发明的所述修复污染土壤的方法中，在步骤S3中，所述通电的电压为1-10V，例如可为1V、3V、5V、7V、9V或10V。

[0043] 如上所述，本发明还提供了一种使用所述电动力-微生物燃料电池耦合装置修复污染土壤的方法，所述方法通过使用本发明的独特电动力-微生物燃料电池耦合装置，以及结合独特的操作参数和技术技术特征(例如控制pH值、向圆筒内加入各种溶液等)，从而取得了良好的污染土壤修复效果。

[0044] 第三个方面，由于本发明所述电动力-微生物燃料电池耦合装置具有良好的污染土壤修复能力和效果，因此本发明还涉及所述电动力-微生物燃料电池耦合装置在用于修复污染土壤中的用途。

[0045] 综上所述，本发明提供了一种电动力-微生物燃料电池耦合装置、使用该装置的污染土壤修复方法和该装置的用途，所述装置由于独特的结构设计，并结合污染土壤处理方法中的独特工艺参数，从而可取得良好的污染土壤修复效果，在环境治理方法具有良好的应用前景和工业化生产潜力。

附图说明

[0046] 为了更清楚地说明本发明的所述装置和方法，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍。

[0047] 图1是本发明所述电动力-微生物燃料电池耦合装置的结构示意图。

[0048] 图2是本发明所述电动力-微生物燃料电池耦合装置的EK阴极示意图。

[0049] 其中，各个数字编号和/或代号与本发明所述装置的元件/部件的对应关系如下：1、直流电源；2、电极切换系统；3、EK阳极；4、EK阴极；5、MFC阴极；6、MFC阳极；7、外电阻；8、导线。

具体实施方式

[0050] 下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

[0051] 其中，参考图1和图2所示，本发明的所述电动力-微生物燃料电池耦合装置直流电源1，所述直流电源1的负极与EK阴极4相连，所述直流电源1的正极与任选存在的电极切换系统2相连，所述电极切换系统2通过导线8与EK阳极3相连，且所述EK阳极3设置在呈中空圆筒状的MFC阴极5的中心，所述MFC阴极5与外电阻7相连，在所述MFC阴极5与所述EK阴极4之间，设置多根MFC阳极6；所述多根MFC阳极6之间通过导线8顺次连接，最后所述导线8与所述外电阻7串联连接。

[0052] 其中，所述EK阴极4EK阴极为中空圆筒状，并在外管壁上均匀分布有孔径1-3mm的小孔，在实际的土壤修复过程中，在其外周缠绕有滤布，筒内可装入电极溶液，滤布的厚度应适中(例如电极溶液不会渗出流失，但土壤中的污染物可在电场力等诸多作用透过滤布进入筒内)。

[0053] 实施例1：对原油污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0054] S1：制作测试土样

[0055] 测试土样中的原油含量为20mg/kg，土样质量百分比含水率为25％；装满所述土样的土样槽尺寸为12cm(长)×5cm(宽)×10cm(高)，土样槽中最两端的EK阴极和中空筒状的MFC阴极与土样槽边缘距离均为1cm，其中EK阳极为石墨棒，EK阴极为中空圆筒状的不锈钢筒，其外壁上设置有孔径为3mm的小孔，并在最外面缠绕滤布；在MFC阴极和EK阴极之间均匀插入10根MFC阳极，并用导线顺次连接起来，最后与并与电阻值为100Ω的外电阻串联连接；

[0056] S2：向EK阴极圆筒内装入浓度为1mol/L的乙酸水溶液，向MFC阴极筒内装入去离子水；

[0057] S3：开启直流电源进行通电，对土样施加5V的直流电源60天；且在达到运行正常时，便控制所述EK阴极圆筒内溶液的pH值为6.5，同时将多余的电极流出液排出，直至完成修复。

[0058] 运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现其浓度由开始时的20mg/kg降低至1.5mg/kg，脱除率为92.5％。

[0059] 实施例2-6：对原油污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0060] 除改变步骤S3中的EK阴极圆筒内溶液的pH值外，其它操作均不变，从而以与实施例1的相同方式进行操作，得到了实施例2-6；其中所述pH值和最终的原油脱除率见下表1。

[0061] 表1

[0062]

[0063] 由此可见，在处理过程中，控制EK阴极圆筒内溶液的pH值的大小非常重要，其中，当为6.5时能够取得最好的技术效果。

[0064] 实施例7：对原油污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0065] 除每通电运行5天断开电源停止供电1天外，其它操作均不变，从而以与实施例1的相同方式进行操作，得到了实施例7。

[0066] 当运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油脱除率为90.3％。

[0067] 由此可见，进行持续通电修复的效果要优于间断通电修复。

[0068] 实施例8：对原油污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0069] 除并每运行5天后切换正负电极运行1天外，其它操作均不变，从而以与实施例1的相同方式进行操作，得到了实施例8。

[0070] 当运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油脱除率为89.2％。

[0071] 由此可见，不切换电极的效果要优于切换电极的效果。

[0072] 实施例9：对原油污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0073] 除按照如下的方式改变EK阳极和MFC阴极外，其它操作均不变，从而以与实施例1的相同方式得到了实施例9：连接外电源正极的中空筒状的石墨筒为EK阳极，在其中心安置棒状的MFC阴极，并在所述EK阳极外周设有质子交换膜，以防止水电解产生的氧气进入土壤影响微生物燃料电池的厌氧产电降解反应。

[0074] 当运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油脱除率为86.5％。

[0075] 由此可见，在本发明的所述装置和修复方法中，当EK阳极插入到中空筒状的MFC阴极中时，能够最好的技术效果，反之，则有非常显著的降低，由92.5％急剧降低至86.5％，降低了6个百分点之多。

[0076] 实施例10：对苯酚污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0077] 除测试土样为苯酚含量为30mg/kg的测试土样外，其它操作均不变，从而以与实施例1的相同方式得到了实施例10。

[0078] 当运行完毕后，测量土样中的苯酚含量，发现苯酚脱除率为88.9％。

[0079] 实施例11：对重金属-多环芳烃污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0080] 除测试土样为Cu和苯并芘含量分别为200mg/kg和20mg/kg且土样质量百分比含水率为25％的测试土样外，其它操作均不变，从而以与实施例1的相同方式得到了实施例11。

[0081] 当运行完毕后，测量土样中的Cu和苯并芘含量，发现Cu和苯并芘含量的脱除率分别为88.4％和91.2％。

[0082] 由此可见，当使用本发明的所述装置和修复方法对重金属-有机物双重污染土壤进行修复时，对重金属和有机物都能取得良好的脱除率。

[0083] 实施例12-16：对重金属-多环芳烃污染的EK-MFC联合法降解脱除

[0084] 除改变步骤S3中的EK阴极圆筒内溶液的pH值外，其它操作均不变，从而以与实施例11的相同方式进行操作，得到了实施例12-16；其中所述pH值和最终的Cu和苯并芘的脱除率见下表2。

[0085] 表2

[0086]

[0087] 结合实施例11的数据可见，在处理过程中，控制EK阴极圆筒内溶液的pH值的大小非常重要，其中，当为6.5时能够取得最好的对重金属和有机物的同时脱除技术效果。

[0088] 对比例1：对原油污染的EK法降解脱除

[0089] 除将其中的电动力-微生物燃料电池耦合装置替换为单一电动力装置(省略掉其中的MFC阴极和MFC阳极)外，即以实施例1中的EK阳极作为阳极，以实施例1中的EK阴极作为阴极外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1，得到对比例1。

[0090] 运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油的脱除率为33.5％。

[0091] 由此可见，当使用单一的电动力脱除时，脱除率有非常显著的急剧降低，已经失去了科研和实际应用的价值。由此证明了EK-MFC联用的必要性、重要性和非显而易见性。

[0092] 对比例2：对原油污染的MFC法降解脱除

[0093] 除将其中的电动力-微生物燃料电池耦合装置替换为单一MFC装置(省略掉其中的EK阴极和EK阳极)外，即以实施例1中中空的MFC阴极作为阴极，以10根MFC阳极棒作为MFC阳极外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1，得到对比例2。

[0094] 运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油的脱除率为67.8％。

[0095] 由此可见，当使用单一的MFC脱除时，脱除率同样有着显著的大幅度降低，这进一步证明EK-MFC联用的必要性、重要性和非显而易见性。

[0096] 对比例3：对原油污染的EK法降解脱除

[0097] 除将其中EK阳极替换为中空筒状的石墨筒阳极，并在其中装入去离子水外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例1，得到对比例3。

[0098] 运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油的脱除率为42.4％。

[0099] 由此可见，即便是仅仅使用电动力脱除方式，但当将阳极由棒替换为筒并在筒中加入蒸馏水时，脱除率有了明显的提高。

[0100] 对比例4：对原油污染的MFC法降解脱除

[0101] 除将其中的MFC阴极替换为棒状的MFC阴极，并将其放置于中空的石墨筒阳极(即EK阳极)且筒中装入去离子水外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例2，得到对比例4。

[0102] 运行完毕后，测量土样中的平均原油含量，发现原油的脱除率为67％，与对比例2相差不大，这证明当仅为MFC脱除时，MFC阴极的形态并无特别的影响。

[0103] 对比例5：对苯酚污染的EK法降解脱除

[0104] 除将其中的测试土样替换为苯酚含量为30mg/kg的测试土样外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例1，得到对比例5。

[0105] 运行完毕后，测量土样中的平均苯酚含量，发现苯酚的脱除率为25.3％，与实施例10相比较，脱除率有急剧降低。

[0106] 对比例6：对苯酚污染的MFC法降解脱除

[0107] 除将其中的测试土样替换为苯酚含量为30mg/kg的测试土样外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例2，得到对比例6。

[0108] 运行完毕后，测量土样中的平均苯酚含量，发现苯酚的脱除率为69.4％，与实施例10相比较，脱除率有显著降低。

[0109] 对比例7：对重金属-多环芳烃污染的EK法降解脱除

[0110] 除将其中的测试土样替换为实施例11中的测试土样外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例1，得到对比例7。

[0111] 运行完毕后，测量土样中的平均Cu和苯并芘的含量，发现Cu脱除率和苯并芘脱除率分别为74.7％和51.5％。

[0112] 由此可见，当使用单一的电动力脱除时，脱除率有非常显著的急剧降低，尤其是有机物的脱除效果有显著的降低。由此证明了EK-MFC联用的必要性、重要性和非显而易见性。

[0113] 对比例8：对重金属-多环芳烃污染的MFC法降解脱除

[0114] 除将其中的测试土样替换为实施例11中的测试土样外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例2，得到对比例8。

[0115] 运行完毕后，测量土样中的平均Cu和苯并芘的含量，发现Cu脱除率和苯并芘脱除率分别为71.2％和67.4％。

[0116] 由此可见，当使用单一的MFC脱除时，重金属和有机物的脱除率均有着明显的大幅度降低，这进一步证明EK-MFC联用的必要性、重要性和非显而易见性。

[0117] 对比例9：对重金属-多环芳烃污染的EK法降解脱除

[0118] 除将其中的测试土样替换为实施例11中的测试土样外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例3，得到对比例9。

[0119] 运行完毕后，测量土样中的平均Cu和苯并芘的含量，发现Cu脱除率和苯并芘脱除率分别为73.5％和62.8％。

[0120] 由此可见，即便是仅仅使用电动力脱除方式，但当将阳极由棒替换为筒并在筒中加入蒸馏水时，对有机物的脱除率有了明显的提高。

[0121] 对比例10：对重金属-多环芳烃污染的MFC法降解脱除

[0122] 除将其中的测试土样替换为实施例11中的测试土样外，其它操作均不变，从而重复实施了对比例4，得到对比例10。

[0123] 运行完毕后，测量土样中的平均Cu和苯并芘的含量，发现Cu脱除率和苯并芘脱除率分别为65.4％和61.1％。

[0124] 由此可见，即便是当仅为MFC脱除时，MFC阴极由中孔筒状改变为棒状、且EK阳极由棒状改变为中空筒状时，重金属和有机物的脱除率均有显著的降低。

[0125] 由上述所有实施例和对比例可以显而易见地看出，当采用本发明的EK-MFC联合法对土壤修复时，其对重金属和有机污染物均有着显著的脱除率。还可以看出，本发明的方法和装置均要显著地优于同样条件下单独使用电动力或微生物燃料电池以及改变装置中电极的形态或相对放置方式时的去除率，这证明了本发明的方法比现有技术方法有着更为优异的污染物脱除效果，从而在实际应用中具有良好的前景和工业化生产潜力。

[0126] 尽管为了举例和描述之目的，而介绍了本发明的上述实施方式和附图所示结构及处理过程。但这些并非是详尽的描述，也不能将本发明的范围局限于此。对本领域技术人员来说，可对本发明的上述实施方式做出多种修改和变化，而这些所有的修改和/或变化都包括在如本发明的权利要求所限定的范围之内，并不脱离如所述权利要求所限定的本发明的范围和精神。