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电镀废水通常包含诸如Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)等重金属离子。传统处理方法包括物理法、化学法、生物法、电解法等,然而存在占地面积大、出水量大、二次污染等缺点。因此亟需一种有效且经济的方法来去除和回收重金属离子。生物电化学系统(bioelectrochemical systems, BESs)是一种清洁能源技术,分为微生物燃料电池(microbial fuel cells, MFCs)和微生物电解池(microbial electrolysis cells, MECs)。由于Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的标准电极电势不同,利用Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)作为MFCs阴极电子受体分别构建MFCs和MFCsCu,将不同堆砌方式包括单独MFCsCr单独MFCsCu、MFCsCr和MFCsCu串联和MFCsCr和MFCsCu并联施加到MECs中还原Cd(Ⅱ)。在此耦合系统下,三种金属同步还原回收,且原位利用MFCsCr和MFCsCu电能,无需能量输入。结果表明：(1)无论单独还是串并联驱动,以碳棒作为MECs阴极电极时,MECs阴极电势达不到Cd(Ⅱ)的还原电势(-0.502V)。以钛片作为MECs阴极电极时,阴极电势可以达到Cd(Ⅱ)还原电势。MFCs串联提高输出电压,并联增大回路电流,Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)还原率分别达到56%、46%和29%。(2) MFCs体积减半,内阻下降,电压反噬下降,Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)还原分别提高到62%、53%和44%。不锈钢网电极作为MECs电极,Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)去除效果与钛片相比下降,三种金属的还原率依次为45%、46%和34%。(3)三种金属在低浓度(5mg/L)下,MFCs体积减半的自驱动MFC-MEC系统完全去除Cr(Ⅵ)、 Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ),出水符合国家标准。本研究提供了一种高效还原Cr(Ⅵ)、和Cd(Ⅱ)的新方法,原位利用MFCs电能同步回收电镀废水中有价金属。