生物陰極強化揮發(fā)性氯代脂肪烴還原分解.pdf

1、近年來，生物電化學(xué)工藝在難降解污染物分解領(lǐng)域發(fā)展迅速，已成功實現(xiàn)對偶氮染料、硝基芳香烴、氯霉素等難降解有機污染物的強化還原。三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）作為典型的揮發(fā)性氯代脂肪烴（VCHs），長期存在于環(huán)境中并不斷積累，造成嚴重的生態(tài)負擔(dān)和人類健康問題。為尋找問題的解決方案，本研究以VCHs典型代表三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯（PCE）為目標(biāo)污染物，通過建立雙室生物電化學(xué)系統(tǒng)，陰極接種活性污泥持續(xù)培養(yǎng)馴化陰極生物膜，形成具有還

2、原脫氯性能的特異性功能菌群。通過考察對不同類型VCHs在不同電位條件下和不同碳源條件下的分解效果、陰極生物膜功能菌群和基因分布及豐度，探尋生物陰極強化分解VCHs有效手段。
　　研究發(fā)現(xiàn)，在-0.26V（vs.SHE）陰極電位條件下，生物陰極能夠有效強化還原TCE，PCE，其中PCE分解產(chǎn)生中間產(chǎn)物TCE，并被迅速分解，TCE和PCE分解相應(yīng)的一級動力學(xué)常數(shù)k分別為0.16，0.23，分解速率分別是開路生物陰極條件的41倍和45倍

3、；而在非生物陰極反應(yīng)器中（純電化學(xué)系統(tǒng)），兩種VCHs幾乎不被分解，進一步證明了生物陰極系統(tǒng)的可生化性及高效性。生物陰極還原分解TCE、PCE以Cis-1,2-DCE為主要終產(chǎn)物。實驗將底物從乙酸納（Acetate）切換為無機碳源（NaHCO3）后，VCHs的分解速率均未發(fā)生明顯變化，證實電極可作為直接的電子供體參與了微生物還原脫氯VCHs過程。
　　對比不同碳源條件下生物陰極對PCE的強化還原規(guī)律發(fā)現(xiàn)，PCE的還原脫氯速率快慢與

4、反應(yīng)器中添加碳源的關(guān)系為葡萄糖>乙酸鈉>碳酸氫鈉，陰極電位為-0.26V，反應(yīng)時間為24h時，相應(yīng)的三種不同碳源對應(yīng)PCE的降解率為99.6％，77.7%，29.5%。有機碳源的存在為微生物的自身生長繁殖提供了足夠的能源供應(yīng)，增強了微生物的胞外電子傳遞速率，進而促進污染物的還原脫氯效能。
　　影響生物陰極系統(tǒng)還原分解TCE、PCE的功能菌屬主要有Lactococcus、Bacillus、Geobacters、Pseudomonas