铁氧化物介导厌氧生物强化降解对硝基氯苯

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-Fe_2O_3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45 mg/L 的4-CNB在耦合系统内反应56 h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-Fe_2O_3对照系统中分别为(15.47±0.43)mg/L和(44.48±0.01)mg/L,表明α-Fe_2O_3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-Fe_2O_3的投加量在1～3 g/L范围内呈现显著的正相关,当α-Fe_2O_3的投加量为5 g/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-Fe_2O_3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-Fe_2O_3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48.77 μg/(g·min)和32.19 μg/(g·min),进一步表明了α-Fe_2O_3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-Fe_2O_3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。