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染料是人类生产和生活中必不可少的物质,广泛应用于造纸、纺织、食品、印染等行业。随着工业化进程的加快,每年有相当多的染料排放到环境之中。染料废水的特点是COD、色度高、成分复杂,并且中间产物通常为有毒、有害物质,是公认的难治理有机废水,其中偶氮类染料占绝大部分。茜素黄是一种具有代表性的单偶氮染料,分子结构中的偶氮键是发色基团,偶氮键断裂是导致偶氮染料脱色的直接原因。目前,在水处理工艺中,通常采用物理、化学和生物及其联合工艺对水中染料进行处理。但是依然存在很多问题,例如:吸附剂较难回收再利用、氧化剂难于选择、产泥量大、反应时间长等。因此,本研究的目标是选择一种合理的方法,加速茜素黄偶氮键的断裂,从而强化茜素黄的脱色。本研究基于微生物电解原理,选用双室微生物电解反应器强化茜素黄在阴极脱色。该双室反应器采用碳布作为阴极、碳刷作为阳极,阴阳两极微生物分别以NaHCO3、CH3COONA作为碳源。首先,研究生物阴极的构建和微生物电解装置的启动策略。采用两种途径驯化接种阴极嗜电微生物,优化微生物电解装置的启动。结果表明,经摇瓶培养驯化的菌接种反应器启动较快,接种6h后,阳极电位稳定在约-450mV,同时阴极电位稳定在-1100mV。未经摇瓶培养驯化的菌接种到反应器190h后,阴阳两极电位分别达到-420mV和-1000mV。说明,接种摇瓶培养驯化的微生物,能够缩短反应器的启动时间,同时有效降低反应器的内阻。其次,研究了微生物电解对茜素黄的脱色效果。结果表明,外加电压0.7V,进水茜素黄浓度100mg/L,微生物电解装置运行48h,茜素黄脱色率达到97%以上,而作为非生物阴极反应器运行60h,茜素黄脱色率达到90%以上。同时,微生物电解装置库伦效率高于非生物阴极反应器,说明微生物电解装置对电子的利用能力强。生物电解耦合生物与电化学作用,强化了茜素黄的脱色。并且茜素黄在微生物电解装置中还原产物为对硝基苯胺、对苯二胺和5-氨基水杨酸。最后,本课题对影响微生物电解对茜素黄脱色效果的因素进行研究,结果表明,外加电压为0.5V时,茜素黄能够得到有效处理。当电压继续降低,阴极电位上升,抑制茜素黄彻底转化为对苯二胺的过程。微生物电解装置稳定运行最佳茜素黄初始浓度为100mg/L,稳定运行的最适pH范围为5.2至8.3。