生物膜電極對難降解有機(jī)物降解特性的研究.pdf

1、本研究構(gòu)建了一體式生物膜電極反應(yīng)器(BER)試驗裝置，以偶氮染料活性艷紅x-3b為代表性難降解有機(jī)物，研究BER對難降解有機(jī)物(x-3b)的降解特性。研究了BER活性艷紅x-3b脫色和中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化特性;研究了構(gòu)造因子和運(yùn)行參數(shù)對生物膜電極處理x-3b的影響;以及BER的微生物特性研究。試驗結(jié)果如下:
　　構(gòu)建5組不同外加電壓的BER以及不同對照系，通過脫色率、電流以及CODcr的考察，發(fā)現(xiàn)BER對x-3b的脫色效率與系統(tǒng)電流大小直

2、接相關(guān)，在一定電壓范圍內(nèi)(0～2V)，電壓超過分解電壓（約1V）時系統(tǒng)才會出現(xiàn)有效電流，BER對x-3b的脫色率相比于無外接電源的對照系，脫色率顯著提高。通過紫外-可見光譜(UV-Vis)和傅里葉紅外光譜(FT-IR)以及氣象色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)分析，結(jié)果表明BER對于x-3b的去除首先是偶氮鍵的斷裂，隨之產(chǎn)生的苯、萘、三嗪類物質(zhì)能夠在BER中快速降解，且主要是微生物降解作用，而電化學(xué)作用很小。在電壓小于等于1V的BER出水中，

3、中間產(chǎn)物以烴、醇、醛等小分子有機(jī)物為主，且存在積累現(xiàn)象。在大于1V的BER出水中，這些小分子有機(jī)物未發(fā)生積累，能夠被進(jìn)一步降解。
　　研究了不同電極材料對BER處理x-3b的影響，結(jié)果表明，與以石墨為陽極的BER相比，以DSA為陽極的BER對x-3b的脫色降解效果明顯更優(yōu)，且分解電壓和內(nèi)阻也更小。研究了陰陽極間距對BER處理x-3b的影響，結(jié)果表明BER存在最佳間距為3cm。研究了不同x-3b濃度對BER處理效果的影響，結(jié)果表明x

4、-3b的去除脫色率隨進(jìn)水中x-3b濃度的增大而減小，在進(jìn)水x-3b濃度為300mg/L時，去除速率最大為59.10mg/d。研究了不同共基質(zhì)（葡萄糖）濃度對BER處理x-3b的影響，結(jié)果表明在無共基質(zhì)條件下，x-3b的脫色率極低僅為12.6％，在一定濃度范圍內(nèi)(0～300mg/L)增加葡萄糖濃度能夠有效增強(qiáng)x-3b的脫色效果，當(dāng)葡萄糖濃度超過300mg/L，其效率將不隨葡萄糖濃度增加而上升。
　　進(jìn)行BER與對照系的DGGE分析，

5、結(jié)果表明二者均有良好的微生物多樣性，菌落結(jié)構(gòu)相似性較高為86.6％，微小電壓(1V)的施加對于反應(yīng)器內(nèi)微生物菌群種類多寡影響不大。FISH的分析結(jié)果表明， BER總細(xì)菌密度為2.56×107個/cm2明顯大于對照系的1.98×107個/cm2，微小電壓(1V)的施加能夠促進(jìn)微生物的富集與增長。DGGE結(jié)果條帶的DNA克隆分析的結(jié)果表明，BER中的微生物主要有厭氧發(fā)酵功能菌、偶氮還原菌以及芳香族降解菌。初步解析了有機(jī)物（葡萄糖和x-3b）