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生物电化学系统（Bioelectrochemical systems,BES）是一种可在回收二次能源的同时节约工艺成本的绿色环保工艺,普遍应用于产能、污水处理等领域,但在处理含持久性毒性的有机污染物4-氯硝基苯（4-CNB）废水中的应用较少。阳极与微生物间的胞外电子传递速率是BES产电性能关键限制因素之一,BES体系阳极的电化学活性微生物主要由异化金属还原菌组成,有报道指出异化金属还原菌的胞外细胞色素C和铁（Ⅲ）氧化物具有较高的亲和性,因此可作为电子受体的铁（Ⅲ）氧化物被广泛应用于阳极材料修饰。本文主要在BES系统的基础上进行微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）阳极材料修饰、微生物电解池（Microbial electrolytic cell,MEC）处理4-CNB废水的研究,主要内容如下:本文通过水热法制备了NiFe2O4样品,然后采用辊压工艺制备了经NiFe2O4修饰的阳极并组装MFC装置以观测NiFe2O4掺杂对MFC产电性能的影响。研究发现,NiFe2O4掺杂含量分别为3%、5%、7%时,相较于对照组（642.86±20.03mW/m2）,其产电性能分别提高了13%、26%、15%,且当其掺杂含量为5%时,MFC装置的最大功率密度达到最大（806.43±9.6 mW/m2）,由此可知NiFe2O4掺杂含量为5%时,MFC产电性能最佳。随后对MFC装置进行相关电化学测试,电化学EIS测试、Tafel曲线分析也证明NiFe2O4掺杂提高了MFC阳极的动力学活性和产电性能且NiFe2O4掺杂含量为5%时,复合阳极的电化学性能最佳。在MEC方面,本文主要考察了不同4-CNB初始浓度、不同外加电压对MEC降解4-氯硝基苯（4-CNB）效果的影响。首先对比了MEC系统、生物系统（Biological system,BS）、电化学系统（Electrochemical system,ECS）降解4-CNB的情况并对其进行一级动力学模拟,其一级动力学常数KMEC>KBS>KECS,这证明生物阴极有利于4-CNB降解,且MEC系统可强化4-CNB降解。随后对4-CNB降解进行不同条件的考察。研究表明,不同初始浓度对4-CNB最终去除率影响不大,均可达到99%以上,这表明微生物对4-CNB具有较好耐受性。随外加电压的增大（0.1 V0.9 V）,4-CNB去除率会随电压变化出现一定波动,但最终都可达到99%以上。4-CNB降解的主要产物为4-氯苯胺（4-CAN）,且其生成率随4-CNB初始浓度的增加呈现减小趋势,随外加电压的增大呈现先增大后减小的趋势,0.5V下4-CAN生成率达到最大,所以0.5 V为降解4-CNB的最佳电压。