铁氧化物介导厌氧生物强化降解对硝基氯苯

收稿日期：2019-06-28基金项目：国家自然科学基金项目（51708302）；江苏省高校自然科学研究面上项目（17KJB610008）第一作者简介：欧昌进（1987—），男，讲师，博士。*通信联系人：石健（1972—），女，教授，博士，主要研究方向为环境化学。E-mail:shi.j1@ntu.edu.cn铁氧化物介导厌氧生物强化降解对硝基氯苯欧昌进1，钱卢雯1，张峻通1，郑怡青1，黄陈辉1，郭宏杰1，石健2*（1.南通大学化学化工学院，江苏南通226019；2.南通大学分析测试中心，江苏南通226019）摘要：针对采用传统厌氧生物技术处理含硝基芳香族化合物（NACs）废水时存在降解速率低、系统稳定性差和运行成本高等问题，以α-Fe2O3为电子传递介体与厌氧生物系统进行耦合，探究其降解以对硝基氯苯（4-CNB）为代表的NACs的效果，并阐述耦合作用机制。初始质量浓度为45mg/L的4-CNB在耦合系统内反应56h后，其残留质量浓度为（3.24±0.13）mg/L，而在厌氧生物对照系统和α-Fe2O3对照系统中分别为（15.47±0.43）mg/L和（44.48±0.01）mg/L，表明α-Fe2O3的投加对厌氧生物降解4-CNB具有显著的强化作用。4-CNB在耦合系统内的降解效率与α-Fe2O3的投加量在1~3g/L范围内呈现显著的正相关，当α-Fe2O3的投加量为5g/L时，其对厌氧微生物产生较强的抑制作用。相比于厌氧对照系统，4-CNB在耦合系统内的降解更符合一级动力学，进一步验证了α-Fe2O3与厌氧微生物之间在降解4-CNB过程中具有一定的协同效应。此外，α-Fe2O3的投加可显著降低厌氧生物系统内的氧化还原电位（ORP）和增强pH自缓冲能力，这些均有利于4-CNB的还原降解。电子传递体系（ETS）活性在耦合系统和厌氧生物对照系统中分别为48.77μg/（g·min）和32.19μg/（g·min），进一步表明了α-Fe2O3可作为厌氧还原4-CNB过程的电子传递介质。综上所述，采用α-Fe2O3作为电子传递介质可以强化厌氧微生物的还原活性，可为实现含NACs废水的大规模处理提供新的技术储备。关键词：对硝基氯苯；α-Fe2O3；厌氧还原；耦合机制中图分类号：X703.1文献标志码：A文章编号：1673-2340（2019）03-0040-07EnhancingAnaerobicBiodegradationofp-NitrochlorobenzenceMediatedbyIronOxideCompoundsOUChangjin1,QIANLuwen1,ZHANGJuntong1,ZHENGYiqing1,HUANGChenhui1,GUOHongjie1,SHIJian2*(1.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,NantongUniversity,Nantong226019,China;2.CenterforAnalysisandTesting,NantongUniversity,Nantong226019,China)Abstract:Thetraditionalanaerobicbiologicaltechnologyforwastewatercontainingnitroaromaticcompounds(NACs)treatmentisgenerallylimitedbyvariousdrawbackssuchasslowdegradationrate,poorsystemstabilityandhighoperatingcost.Toaddressaboveissues,α-Fe2O3astheelectrontransfermediatoriscoupledintoanaerobicsystem,anditseffectsondegradationofNACsrepresentedbyp-nitrochlorobenzene(4-CNB)issystematicallyinvestigated.Inaddition,thecouplingmechanismbetweenα-Fe2O3andanaerobicmicroorganismisrevealed.Theresultsshowthattheremovalefficiencyof南通大学学报（自然科学版）JournalofNantongUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.18No.3Sept.2019第18卷第3期2019年9月doi：10.3969/j.issn.1673-2340.2019.03.007引文格式：欧昌进，钱卢雯，张峻通，等.铁氧化物介导厌氧生物强化降