电辅助微生物还原降解五氯酚的电子传递机理

针对微生物还原降解五氯酚(PCP)缺乏电子供体及过程缓慢的问题,将电化学(电辅助)引入微生物还原降解过程。研究发现电辅助微生物体系的降解效率为97%,这比微生物体系(降解效率为62%)和电化学体系(降解效率为26%)的加和高约10%。对比研究了电辅助微生物体系和电化学体系对PCP还原降解的循环伏安曲线,结果表明:电辅助微生物体系的循环伏安曲线上存在明显的氧化还原峰,电子传递速率为0.856m.s-1,电子传递系数为2.024,为两电子传递过程,符合生物降解规律,证实了电辅助加速了微生物降解过程的电子传递速率。电辅助微生物体系中存在着电极、细胞色素c、cty.bc1、NAD和污染物间的逆向电子传递途径,可实现电极-微生物-污染物间多相界面的长程电子传递过程。该研究为环境污染治理提供了一种电辅助与微生物协同作用的新理念。

4-氯硝基苯的电辅助微生物转化机制

针对微生物还原降解4-氯硝基苯(4-CNB)缺乏电子供体及过程缓慢的问题,将电辅助引入微生物还原降解过程,构建电辅助微生物系统(EMS);利用电辅助阴极提供低的还原电位、供电子来提升微生物的还原能力,并对4-CNB在EMS中的转化过程进行分析。结果表明:电辅助微生物体系对4-CNB降解速率常数是电催化体系(ECS)和厌氧微生物体系(MS)降解速常数之和的1.18倍。4-CNB在EMS中的还原降解分两步:首先,4-CNB中的硝基在阴极被微生物还原,生成4-氯苯胺(4-CAN)(-0.09 V.vs.SHE);而后4-CAN再还原脱氯生成苯胺(AN)(-0.42 V.vs.SHE),AN在阳极被微生物氧化降解。

蒽醌-2-磺酸盐强化电辅助微生物体系对偶氮染料的脱色效果

为了提高微生物对偶氮染料的降解效率,将电辅助引入微生物还原降解过程,对比研究了EAMS(电辅助微生物体系)、ECS(电化学体系)和MS(微生物体系)对偶氮染料活性艳红X-3B的降解效果,并考察了不同摩尔浓度的AQS(蒽醌-2-磺酸盐)对电微生物体系降解染料的强化作用.结果表明:反应24 h时,EAMS对活性艳红X-3B的去除率达到99.8%,比MS(去除率为61.9%)和ECS(去除率为27.1%)二者之和还要大10.8%;EAMS对活性艳红X-3B的降解过程符合一级反应动力学特征.当c(AQS)为0.050 mmol/L时,降解最快,一级动力学常数为1.962 h^(-1),是未添加AQS(0.264 4 h^(-1))的7.42倍.加入AQS后,体系中电流升高,说明AQS加快了降解过程中电子传递速率.研究显示,AQS的加入实现了电极-远离电极的微生物-染料之间多相反应界面远程电子传递过程,使整个体系的微生物都可以快速发挥作用,达到强化降解偶氮染料.

电辅助微生物反应器降解苯并噻唑效能的研究

本研究采用单室电辅助微生物反应器(EAMR)氧化苯并噻唑(BTH),考察了外加电压和COD/BTH对BTH降解效能的影响.结果发现,BTH在阳极氧化降解为2-羟基苯并噻唑(OHBT)后,噻唑环断裂,最终转化为2-甲磺酰基苯胺;BTH的降解过程符合表观一级动力学规律,并且提高外加电压和引入共基质代谢作用均能提高BTH的降解反应速率常数;在外加电压0.7 V和COD/BTH值为30∶1时,48 h后BTH的降解率可以达到96%,实现了BTH类废水的高效脱毒,为后续生物处理创造了有利的条件.

电-生物体系的运行方式对二氯酚还原降解的影响

废水中较高浓度的2,4-二氯酚(2,4-DCP)以溶解态和胶体2种形态存在。研究了间歇式电辅助微生物体系(IEMS)和连续式电辅助微生物体系(CEMS)对较高浓度2,4-DCP的还原降解效果。结果表明CEMS对溶解性2,4-DCP的降解符合零级反应动力学特征,动力学常数为0.245 h-1,对2,4-DCP降解中间产物邻氯酚(2-CP)和对氯酚(4-CP)的降解也为零级反应,动力学常数分别为0.048、0.081 5 h-1。IEMS在停止电辅助期间对胶体态2,4-DCP的水解效率远高于CEMS,2个体系均为零级反应,动力学常数分别为0.083 4、0.027 1 h-1。较高浓度的2,4-DCP宜采用IEMS处理。