碳化金屬-有機(jī)骨架強(qiáng)化種間電子傳遞產(chǎn)甲烷

張海華，董海泉，李慧，袁璐韞，方哲，程軍

（1 杭州環(huán)境集團(tuán)有限公司，浙江杭州310022； 2 浙江大學(xué)國(guó)家清潔能源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310027）

引 言

生物甲烷是一種可替代化石燃料的綠色可再生能源，通過(guò)畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、廢棄食品等多種有機(jī)質(zhì)廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生[1-3]。厭氧發(fā)酵是多種微生物協(xié)同生化代謝過(guò)程，產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間的電子傳遞速率決定著整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷反應(yīng)速率[4]。在厭氧發(fā)酵過(guò)程中，氫分子由產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)生，后直接被產(chǎn)甲烷菌利用過(guò)程稱為種間氫傳遞（IHT）過(guò)程，IHT 是一種以氫氣分子為媒介的種間電子傳遞過(guò)程[5-6]。然而，系統(tǒng)中較低的氫分壓限制了產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間氫擴(kuò)散速率，從而限制了生物甲烷的生產(chǎn)[7-8]，所以研究種間電子傳遞過(guò)程是解決生物甲烷產(chǎn)生速率瓶頸的關(guān)鍵。

有研究表明，產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌之間還存在著直接種間電子傳遞（DIET）過(guò)程，DIET 不是通過(guò)氫為電子載體實(shí)現(xiàn)的，可以解決系統(tǒng)中氫分壓限制的問(wèn)題[9-15]。對(duì)DIET 過(guò)程研究主要有以下三方面：①利用納米導(dǎo)線的DIET作用。納米導(dǎo)線是一種導(dǎo)電菌毛，由六血紅素C型細(xì)胞色素OmcS頭尾堆疊而成[16]。納米導(dǎo)線在細(xì)胞外電子傳遞中起重要作用，能將電子轉(zhuǎn)移到三價(jià)鐵以及其他胞外電子受體中，包括腐殖質(zhì)[17]。微生物分泌的具有電化學(xué)活性的胞外聚合物，其中的腐殖質(zhì)，如類富里酸具有氧化還原能力，參與胞外到胞內(nèi)的電子交換過(guò)程[1,18]。②利用膜結(jié)合電子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的DIET 作用。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞色素c和多血紅素細(xì)胞色素OmcZ能夠參與到DIET 過(guò)程[19]。③利用導(dǎo)電材料的DIET 作用。厭氧發(fā)酵過(guò)程中添加導(dǎo)電材料，如活性炭等碳基材料能夠促進(jìn)甲烷生成[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管的加入能夠通過(guò)改變胞外聚合物（EPS）和膜結(jié)合電子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來(lái)增強(qiáng)種間電子傳遞過(guò)程[13]。

近年來(lái)，金屬-有機(jī)框架MOF 材料由于其大比表面積、多孔性、顆粒大小形狀可控等性質(zhì)備受關(guān)注[20-21]。Gargiulo 等[22]研究了鉻基MOF 材料用于厭氧發(fā)酵沼氣的提純凈化，由于MOF 材料的多孔親和性，能夠有效去除H2S等雜質(zhì)，具有很大的工業(yè)運(yùn)用潛力。有研究通過(guò)對(duì)不同MOF 材料的導(dǎo)電和催化特性的分析比較，總結(jié)了MOF 和金屬-有機(jī)骨架復(fù)合材料在電化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展方向。然而，MOF 材料用于厭氧發(fā)酵促進(jìn)產(chǎn)甲烷方面鮮有研究[23]。在MOF材料中，ZIF-8是鋅沸石咪唑鹽框架，碳化后的ZIF-8材料具有良好的導(dǎo)電性和磁性[21]。但是，碳化后的ZIF-8 材料用于厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中對(duì)DIET 的影響機(jī)理尚未清楚。因此，本文的主要工作是探究碳化后的ZIF-8材料促進(jìn)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中微生物種間電子傳遞過(guò)程的機(jī)理。從產(chǎn)甲烷污泥導(dǎo)電性、細(xì)胞色素c 含量和具有電化學(xué)活性的胞外聚合物成分變化來(lái)分析碳化后ZIF-8材料對(duì)DIET作用的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 材料和接種物

碳化后的ZIF-8 材料（以下簡(jiǎn)稱：ZIF-8 衍生多孔碳）的制備采用如下步驟。①將810 mg 六水合硝酸鋅和526 mg 二甲基咪唑分別加入盛有40 ml乙醇的兩個(gè)燒杯中；②混合兩個(gè)燒杯中溶液，攪拌均勻，在室溫（25℃）條件下，靜置12 h左右；③離心收集得到的ZIF-8粉末，用甲醇反復(fù)洗滌多次，在真空干燥箱中80℃的條件下干燥；④800℃的氮?dú)夥諊屑訜? h 進(jìn)行碳化處理；⑤用HF（10%）清洗除去粉末中的鋅納米顆粒，得到ZIF-8衍生多孔碳材料。

接種物為厭氧產(chǎn)甲烷污泥，來(lái)自于浙江省杭州市環(huán)境集團(tuán)厭氧發(fā)酵罐，在(37.0±1.0)℃的條件下，重復(fù)富集3 次，每次7 d，得到富含甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）和甲烷絲菌屬（Methanothrix）的混合厭氧產(chǎn)甲烷菌污泥[24]。實(shí)驗(yàn)中的富集培養(yǎng)液成分如下[25]：MgCl2·6H2O，0.2 g/L；K2HPO4，0.4 g/L；L-半胱氨酸，0.5 g/L；酵母膏，2 g/L；蛋白胨，2 g/L；氨三乙酸，10 g/L；微量元素液，10 ml/L；維生素液，10 ml/L。

1.2 厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)置四個(gè)實(shí)驗(yàn)組和一個(gè)對(duì)照組。發(fā)酵瓶?jī)?nèi)工作體積為200 ml，包含40 ml培養(yǎng)液、160 g 接種物和0.85 ml的乙醇作為發(fā)酵底物，實(shí)驗(yàn)組中分別加入0（對(duì)照組）、50、100 和200 mg/L 的ZIF-8 衍生多孔碳材料，空白組中無(wú)乙醇底物和ZIF-8 衍生多孔碳材料的加入。所有發(fā)酵瓶初始pH 調(diào)整到8.0 左右，通氮?dú)? min 左右，連接至AMPTS Ⅱ系統(tǒng)（Bioprocess Control，瑞典）中，發(fā)酵溫度設(shè)定為37℃，每三天取1 ml 發(fā)酵液用于液相成分測(cè)試。氣相數(shù)據(jù)從AMPTS Ⅱ系統(tǒng)中下載，液相數(shù)據(jù)從氣相色譜儀（GC-FID）分析得到。乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)在AMPTS Ⅱ系統(tǒng)上進(jìn)行，AMPTS Ⅱ系統(tǒng)如圖1 所示，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的CO2基本被NaOH 溶液完全吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到氣體數(shù)據(jù)中甲烷體積組分為100%。

圖1 AMPTS Ⅱ厭氧發(fā)酵系統(tǒng)Fig.1 AMPTS Ⅱanaerobic digestion system

1.3 微生物和ZIF-8衍生多孔碳材料微觀表征

場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（SEM，Hitachi SU-8010，日本）用于觀察ZIF-8 衍生多孔碳材料的微觀形態(tài)以及ZIF-8 衍生多孔碳和產(chǎn)甲烷菌群之間的物理聯(lián)系。ZIF-8 衍生多孔碳材料的平均粒徑通過(guò)ImageJ 軟件在SEM 圖像中選取約200 個(gè)顆粒測(cè)量統(tǒng)計(jì)分析得到。掃描電鏡-能量色散光譜（SEM-EDS）用于表征合成ZIF-8 衍生多孔碳材料中的元素組成成分。ZIF-8 衍生多孔碳材料表征分析見附錄，ZIF-8衍生多孔碳的平均粒徑約為1.76 μm，比表面積為1727 m2/g，孔容積為0.758 cm3/g，孔徑為1.076 nm。

1.4 電化學(xué)分析

電化學(xué)分析用于測(cè)試發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中加入ZIF-8衍生多孔碳后厭氧產(chǎn)甲烷污泥的導(dǎo)電性變化。取發(fā)酵瓶中的混合污泥樣品，8000 r/min離心5 min，沉淀物用0.1 mol/L NaCl 溶液洗滌三次。采用三探針電導(dǎo)率測(cè)量污泥導(dǎo)電性，污泥樣品置于絕緣間隙中連接兩邊的金片，導(dǎo)電探針分別接觸兩金片電極以連通整個(gè)電路，電化學(xué)工作站施加的電壓范圍為-1.05～1.05 V，梯度為0.025 V[26]。利用得到的電壓電流值擬合得到污泥的電導(dǎo)率，計(jì)算公式如下：

式中，σ 表示厭氧產(chǎn)甲烷污泥電導(dǎo)率，S/m；L 表示間隙的寬度,m；R 表示電流伏安曲線中斜率的倒數(shù)，Ω；S表示橫截面積，m2。

1.5 細(xì)胞色素c測(cè)試方法

細(xì)胞色素c 的濃度定義為微生物中單位質(zhì)量總蛋白中細(xì)胞色素c 的質(zhì)量。采用SDS-苯酚萃取法從發(fā)酵瓶中的混合污泥樣品提取蛋白，提取步驟簡(jiǎn)述如下：細(xì)胞破碎（0.25 mol/L 檸檬酸，1% SDS，Tris飽和酚，0.1 mol/L 乙酸銨甲醇溶液），沉淀，溶解（7 mol/L 尿素，2 mol/L 硫脲，2% 3-[(3-氯胺丙基)二甲基胺]-1-丙磺酸鹽，65 mmol/L 二硫代蘇糖醇）。提取得到的蛋白利用ELISA 試劑盒（Lanpai Bio，中國(guó)）測(cè)定細(xì)胞色素c濃度[9]。

1.6 三維熒光光譜分析胞外聚合物

三維熒光光譜法用于分析加入ZIF-8衍生多孔碳后產(chǎn)甲烷微生物EPS 的變化情況。EPS 的提取采用改進(jìn)的加熱法[25]。三維熒光光譜儀（Horiba JY Aqualog）設(shè)置激發(fā)Ex波長(zhǎng)范圍200～450 nm，增量為5 nm，掃描Em波長(zhǎng)范圍250～550 nm，增量為5 nm。根據(jù)Ex/Em波長(zhǎng)的值，可以將三維熒光光譜分為五個(gè)區(qū)域[27]，每個(gè)區(qū)域代表EPS 內(nèi)的一種有機(jī)物。各有機(jī)物的相對(duì)濃度由熒光響應(yīng)百分比表示[28-29]：

式中，φi代表熒光光譜區(qū)域的熒光體積；Δλex代表激發(fā)波長(zhǎng)間隔（取5 nm）；Δλem代表發(fā)射波長(zhǎng)間隔（取5 nm）；I(λexλem)代表每個(gè)激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)的熒光強(qiáng)度；φT代表熒光光譜下的累積體積。不同地區(qū)的熒光光譜頻譜與φT和φi的數(shù)值密切相關(guān)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1 ZIF-8 衍生多孔碳對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷能力的影響

圖2 添加不同濃度ZIF-8衍生多孔碳對(duì)甲烷產(chǎn)量及產(chǎn)率的影響Fig.2 Methane yield and production rate with the addition of various concentrations of ZIF-8 derived porous carbon

表1 添加不同濃度ZIF-8衍生多孔碳時(shí)利用乙醇發(fā)酵產(chǎn)甲烷的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 1 Kinetic parameters of fermentative methane production from ethanol with various concentrations of ZIF-8 derived porous carbon addition

圖3 厭氧發(fā)酵液相代謝產(chǎn)物分析Fig.3 Analysis of liquid metabolites in anaerobic digestion

在乙醇發(fā)酵產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)中，不同濃度的ZIF-8衍生多孔碳的加入對(duì)甲烷產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷速率的影響如圖2 所示。隨著ZIF-8 衍生多孔碳添加量的增加，對(duì)應(yīng)的甲烷產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷峰值速率都呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。尤其在加入200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳時(shí)，甲烷產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷峰值速率達(dá)到最大，分別為(569.10±13.99) ml/g 和(31.39±0.52) ml/(g·d)（以乙醇計(jì)）。與未添加ZIF-8衍生多孔碳的對(duì)照組相比，甲烷產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷峰值速率分別增加了18.81%和19.04%。利用Gompertz 公式對(duì)甲烷產(chǎn)率進(jìn)行擬合得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表1 所示，擬合結(jié)果表明隨著ZIF-8 衍生多孔碳添加量的增加，對(duì)應(yīng)的甲烷產(chǎn)率和產(chǎn)甲烷峰值速率都明顯增加，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在添加200 mg/L 的ZIF-8 衍生多孔碳時(shí)，甲烷產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷峰值速率分別達(dá)到628.40 ml/g和32.71 ml/(g·d)，相比對(duì)照組分別提高了19.3%和12.1%。說(shuō)明ZIF-8衍生多孔碳的加入在一定程度上強(qiáng)化了發(fā)酵產(chǎn)甲烷能力，其強(qiáng)化的原因主要有兩點(diǎn)：①ZIF-8衍生多孔碳材料具有較大比表面積，有利于產(chǎn)甲烷微生物附著和富集；②ZIF-8 材料經(jīng)過(guò)碳化后具有導(dǎo)電性，有利于微生物的種間電子傳遞過(guò)程。

圖4 厭氧發(fā)酵結(jié)束后的產(chǎn)甲烷污泥SEM圖Fig.4 SEM images of methanogenic sludge after anaerobic digestion

在乙醇厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過(guò)程中，主要包括乙醇酸化和乙酸產(chǎn)甲烷兩個(gè)過(guò)程。由圖3(a)看出，在第6天實(shí)驗(yàn)組中乙醇被完全消耗，說(shuō)明乙醇酸化過(guò)程已全部結(jié)束。在加入不同濃度的ZIF-8 衍生多孔碳后，乙醇的降解速率快于對(duì)照組，說(shuō)明ZIF-8衍生多孔碳促進(jìn)了乙醇的酸化降解過(guò)程。由圖3(b)可知，第6天乙酸含量達(dá)到最高，后不斷降低，這是因?yàn)橐掖家讶克峄梢宜?，而后乙酸被消耗用于產(chǎn)甲烷。添加200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳實(shí)驗(yàn)組中，乙酸含量最高為62.37 mmol/L，是對(duì)照組的1.35 倍。6 d后，乙酸消耗速率隨著添加ZIF-8衍生多孔碳濃度的增加而加快。通過(guò)液相代謝產(chǎn)物中乙醇和乙酸動(dòng)態(tài)含量的分析，表明ZIF-8 衍生納米多孔碳同時(shí)促進(jìn)乙醇酸化和乙酸產(chǎn)甲烷兩個(gè)過(guò)程。

2.2 微生物表面形態(tài)分析

乙醇產(chǎn)甲烷發(fā)酵結(jié)束后，取添加0 和200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳的厭氧產(chǎn)甲烷污泥用于SEM 觀察，可以分析ZIF-8 衍生多孔碳和產(chǎn)甲烷微生物之間表面結(jié)合情況。如圖4(a)所示，在未添加ZIF-8衍生多孔碳的對(duì)照組中，可以觀察到桿狀和球狀微生物表面光滑均勻，分布較獨(dú)立。在加入200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳之后，通過(guò)對(duì)厭氧產(chǎn)甲烷污泥樣本不同位置的觀測(cè)[圖4(b)]，明顯觀察到球狀產(chǎn)甲烷微生物主要聚集在ZIF-8 衍生多孔碳顆粒周圍，并且附著在材料表面上。如圖4(c)所示，球狀產(chǎn)甲烷菌表面還出現(xiàn)了類似于“納米導(dǎo)線”狀的胞外聚合物，使產(chǎn)甲烷菌和ZIF-8 衍生多孔碳之間結(jié)合更緊密。SEM 分析結(jié)果表明ZIF-8衍生多孔碳對(duì)于產(chǎn)甲烷菌起到較好的固定化作用，而且“納米導(dǎo)線”的大量出現(xiàn)，有利于促進(jìn)DIET過(guò)程。

2.3 厭氧產(chǎn)甲烷污泥的導(dǎo)電性

添加ZIF-8衍生多孔碳有利于提高厭氧產(chǎn)甲烷污泥的導(dǎo)電性。如圖5所示，乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，未添加ZIF-8 衍生多孔碳的對(duì)照組污泥電導(dǎo)率為7.93 μS/cm，加入200 mg/L ZIF-8衍生多孔碳后電導(dǎo)率提高了84.6%，為14.64 μS/cm。其中對(duì)照組污泥去除EPS 后的系統(tǒng)電導(dǎo)率為1.37 μS/cm，加入200 mg/L ZIF-8衍生多孔碳的實(shí)驗(yàn)組去除EPS 后系統(tǒng)電導(dǎo)率為6.28 μS/cm，提高了3.58 倍。以上結(jié)果說(shuō)明加入ZIF-8衍生多孔碳后能夠顯著提高產(chǎn)甲烷污泥導(dǎo)電性，一方面是由于ZIF-8 衍生多孔碳本身的導(dǎo)電性，另一方面可能是由于外加的ZIF-8 衍生多孔碳通過(guò)刺激EPS的成分變化來(lái)提高微生物胞外電子傳遞能力。

圖5 厭氧發(fā)酵結(jié)束后產(chǎn)甲烷污泥電導(dǎo)率Fig.5 Conductivity of methanogenic sludge after anaerobic digestion

細(xì)胞色素c 在厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的過(guò)程中起到電子傳遞作用[19,30-31]。如圖6 所示，隨著加入ZIF-8 衍生多孔碳濃度的增加，厭氧產(chǎn)甲烷污泥中總蛋白質(zhì)濃度由0.605 g/L 提高到0.868 g/L（以懸浮污泥計(jì)），說(shuō)明ZIF-8 衍生多孔碳提高了微生物的富集，起到固定化作用。然而，細(xì)胞色素c 濃度降低，添加200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳的實(shí)驗(yàn)組c-Cyt 濃度最低，為0.261 mg/g（以蛋白質(zhì)計(jì)），相比對(duì)照組降低了26.1%。這是因?yàn)閆IF-8 衍生多孔碳具有良好的導(dǎo)電性，在一定程度上代替了細(xì)胞色素c 的電子傳遞作用。

2.4 ZIF-8衍生多孔碳材料對(duì)EPS的影響

圖6 乙醇發(fā)酵結(jié)束后厭氧產(chǎn)甲烷污泥中總蛋白質(zhì)濃度和細(xì)胞色素c 濃度變化Fig.6 Changes of total protein and c-Cyts’concentration in methanogenic sludge after anaerobic digestion

在乙醇發(fā)酵產(chǎn)甲烷的過(guò)程中，具有氧化還原活性的EPS 的存在有利于微生物胞外電子傳遞過(guò)程，提高產(chǎn)甲烷能力。如圖7 所示，三維熒光光譜分析將EPS 中有機(jī)物分為五個(gè)區(qū)域。區(qū)域（1）酪氨酸類蛋白和區(qū)域（4）可溶性微生物副產(chǎn)物是可生物降解的，區(qū)域（2）色氨酸類蛋白、區(qū)域（3）類富里酸和區(qū)域（5）類胡敏酸不可降解，具有氧化還原能力，能夠參與到微生物胞外電子傳遞過(guò)程中[32-34]。表2 中根據(jù)三維熒光光譜的計(jì)算結(jié)果得出，添加200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳的實(shí)驗(yàn)組中，區(qū)域（1）酪氨酸類蛋白和區(qū)域（4）可溶性微生物副產(chǎn)物相對(duì)含量均有所下降，區(qū)域（3）類富里酸相對(duì)含量由18.0%提高到23.6%，說(shuō)明添加ZIF-8衍生多孔碳提高了微生物的降解能力以及通過(guò)類富里酸分子介導(dǎo)的胞外電子傳遞效率。

2.5 ZIF-8 衍生多孔碳材料強(qiáng)化產(chǎn)甲烷過(guò)程機(jī)理分析

在乙醇厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)中添加ZIF-8 衍生多孔碳后，系統(tǒng)中甲烷產(chǎn)量、最大產(chǎn)甲烷速率、乙醇酸化速率以及乙酸的生成消耗速率均有不同程度的提高。ZIF-8 衍生多孔碳材料強(qiáng)化生物發(fā)酵產(chǎn)甲烷過(guò)程的機(jī)理示意如圖8 所示。ZIF-8 衍生多孔碳材料較大的比表面積起到菌群固定化作用，并且促進(jìn)納米導(dǎo)線產(chǎn)生。其良好的導(dǎo)電性強(qiáng)化了產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷古菌之間的種間電子傳遞過(guò)程，種間電子傳遞的強(qiáng)化使得CO2和乙酸等代謝加快，從而達(dá)到強(qiáng)化乙醇發(fā)酵產(chǎn)甲烷的效果。

3 結(jié) 論

（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZIF-8 衍生多孔碳強(qiáng)化厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷能力，添加200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳時(shí)，甲烷產(chǎn)量和最大產(chǎn)甲烷速率分別增加了18.81%和19.04%。

（2）厭氧產(chǎn)甲烷污泥的SEM 表明ZIF-8 衍生多孔碳起到菌群固定化作用，并且能促進(jìn)納米導(dǎo)線產(chǎn)生。

表2 基于三維熒光光譜圖的各熒光區(qū)域百分比參數(shù)Table 2 Parameters of five fluorescent regions based on the 3D-EEM spectrogram

圖7 微生物胞外聚合物三維熒光光譜分析Fig.7 3D-EEM analysis of microbial extracellular polymeric substance

（3）添加200 mg/L ZIF-8 衍生多孔碳時(shí)，去除EPS 的系統(tǒng)導(dǎo)電性提高了3.58 倍，而細(xì)胞色素c 含量降低了26.1%，說(shuō)明ZIF-8 衍生多孔碳具有良好的導(dǎo)電性，并且能在一定程度上代替細(xì)胞色素c 的電子傳遞作用。

（4）三維熒光光譜分析表明ZIF-8 衍生多孔碳的加入提高了微生物的降解能力以及通過(guò)類富里酸分子介導(dǎo)的胞外電子傳遞效率。

符 號(hào) 說(shuō) 明

Em——掃描波長(zhǎng)，nm

Ex——激發(fā)波長(zhǎng)，nm

Hm——最大產(chǎn)甲烷潛力，ml/g

I(λexλem)——激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)的熒光強(qiáng)度

L——間隙的寬度，m

圖8 ZIF-8衍生多孔碳材料強(qiáng)化生物甲烷化過(guò)程機(jī)制示意圖Fig.8 The enhanced mechanism of bio-methanation with ZIF-8 derived porous carbon materials

R——電流伏安曲線中斜率的倒數(shù)，Ω

Rm——產(chǎn)甲烷峰值速率，ml/(g·d)

S——橫截面積，m2

Tm——產(chǎn)甲烷峰值時(shí)間，h

λ——產(chǎn)甲烷遲滯時(shí)間，h

Δλem——掃描波長(zhǎng)間隔，nm

Δλex——激發(fā)波長(zhǎng)間隔，nm

σ——厭氧產(chǎn)甲烷污泥電導(dǎo)率，S/m

φi——熒光光譜區(qū)域的熒光體積

φT——熒光光譜下的累積體積