随着环保法规的日益严格，如何高效处理工业废水并实现能源回收成为研究热点。微生物燃料电池耦合光催化（Microbial Fuel Cell Coupled with Photocatalysis, MFC-PC）作为一种创新的生物电化学系统，在去除有机污染物的同时产生电能，显示出其独特优势。本文将详细介绍MFC-PC的工作原理、设备选型、操作条件优化及实际应用案例，并展望其未来发展趋势。

微生物燃料电池耦合光催化技术基本原理

MFC-PC结合了微生物燃料电池（MFC）和光催化（Photocatalysis）的优势，实现了废水处理与能量回收的双重目标。在MFC中，废水中的有机物作为燃料被微生物分解，产生的电子通过外部电路传递到阴极，从而生成电流；而在光催化过程中，光催化剂吸收光子后激发产生电子-空穴对，进一步促进污染物的降解。

反应机制

在MFC-PC系统中，阳极上的微生物通过呼吸作用将废水中的有机污染物作为碳源和能源进行代谢。具体来说，有机物分子首先被微生物细胞内酶促反应降解为较小的中间产物，然后通过一系列电子传递链最终释放出电子和质子。电子通过外电路到达阴极，而质子则通过质子交换膜迁移到阴极，在阴极处与氧气结合生成水，完成整个电化学循环。与此同时，光催化剂在光照条件下激发产生的活性物种能够进一步氧化剩余的有机污染物。