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氯代硝基苯类物质(CNBs)作为一种重要的化工原料,存在于制药,染料,农药生产等工业废水中。其作为一种高风险,持久性有机污染物,在环境中难于被降解,已被EPA列入了优先控制的污染物。因此,其在环境中的残留和含氯代硝基苯废水的处理,受到了广泛的关注。本文选取了4-氯硝基苯(4-CNB)为目标物,采用生物电辅助厌氧耦合系统(MEAS)对其降解特性进行了初步的研究,分析了4-氯硝基苯在MEAS中的降解特性及主要的转化产物,并且探究了关键的运行参数对MEAS性能的影响。采用MEAS直接启动生物阳极,可较快的在阳极富集产电微生物,阳极电位稳定在-450mV,阴极电位约-920mV。对比研究了厌氧生物,MEAS和非生物阴极反应器中4-氯硝基苯的降解效果和特性。室温条件下,4-氯硝基苯的浓度为15mg/L时,MEAS在24h的去除率达93.74%,而厌氧生物和非生物阴极反应器的去除只有88.44%和62.89%。对三种反应器中4-氯硝基苯的降解进行准一级反应动力学模拟,其表观反应动力学常数为KMEAS>K厌氧>K非生物阴极,MEAS表现出了对4-氯硝基苯一定的强化降解效果。MEAS还原转化4-氯硝基苯的性能稳定,可以对其重复性转化,主要的降解产物为4-氯苯胺,生物的作用可以进行脱氯,生成少量的苯胺,在非生物阴极,4-氯硝基苯的电化学还原过程中会生成对氯氧化偶氮苯,对氯偶氮苯等中间产物,使得4-氯硝基苯转化为4-氯苯胺的转化率较低。根据三种反应器的对比以及电化学参数的辅助分析,推测4-氯硝基苯在MEAS的降解过程为:阴极可以作为电子源,其中一部分电子传递给微生物,用于微生物代谢并将4-氯硝基苯还原,另一部分电子可以直接还原4-氯硝基苯。同时,阴极微生物也可以葡萄糖为共基质还原4-氯硝基苯,而且在整个过程中微生物都作出了关键性的贡献。MEAS阴极形成了致密与形态多样的生物膜,细菌呈球状或杆状生长,有些集结成链状。探究了关键的运行参数对4-氯硝基苯转化及系统性能的影响。结果表明,当外加电位从0.3V增加到1.0V,4-氯硝基苯的去除速率和效率都有所升高,但当外加电压为1.0V时,电化学还原作用的加强导致了4-氯苯胺的生成率降低了,而且外加电压过高可能会使阳极微生物产生负面影响。在4-氯硝基苯初始浓度为15-75mg/L的情况下,MEAS阴极的微生物对其具有良好的耐受和降解能力,当初始浓度为75mg/L时,72h的去除率仍可以达到98.39%,没有表现出明显的性能退化。MEAS中复杂的降解机制使其更加的耐受底物浓度的冲击负荷。葡萄糖作为良好的共基质,会影响MEAS中4-氯硝基苯的降解,葡萄糖的缺失会降低到4-氯硝基苯的转化效率,而其浓度的升高会在一定程度上提高系统的去除速率,当浓度达到1500mg/L时,MEAS和厌氧生物反应器中4-氯硝基苯的降解速率变化趋于相似。