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基于Fe/Co自旋态调谐的光Fenton处理四环素废水的效能及机理研究

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基于Fe/Co自旋态调谐的光Fenton处理四环素废水的效能及机理研究

作者：董喆吉林大学

学位级别：硕士

近年来,四环素类抗生素的过量使用和无序排放对自然界和人类生命健康产生了严重影响,已经成为一个日益严重的公共卫生问题,如何高效地降解这类“新兴污染物”已经成为被广泛研究的热点之一。在众多技术中,芬顿法具有成本低,反应条件温... 详细信息

近年来,四环素类抗生素的过量使用和无序排放对自然界和人类生命健康产生了严重影响,已经成为一个日益严重的公共卫生问题,如何高效地降解这类“新兴污染物”已经成为被广泛研究的热点之一。在众多技术中,芬顿法具有成本低,反应条件温和等优势。但传统的芬顿技术Fe再生较慢,对HO的利用率低。将紫外光或可见光引入芬顿体系,可以提高·OH的产率和对HO的利用率,还可以促进铁的循环,维持芬顿反应持续进行。但光芬顿反应还面临着光生电子空穴对易复合和光生电子利用率低等问题。近年来有关于自旋态的研究被应用于各个领域,包括提高OER/ORR活性,提高吸附性能,提高光催化性能等,但目前尚未有关于自旋态对光芬顿反应影响的研究。钴基材料与铁基材料都是常见的光芬顿催化剂,基于此,本研究将探究自旋态对光芬顿降解反应的影响,通过调谐Fe/Co自旋态改善光生电子空穴易复合的问题,提高对光生电子的利用率。本论文研究了不同自旋态的x Ce-LaCoO材料和不同自旋态的Fe-TiO和FeO-TiO材料光芬顿降解四环素的性能,通过一系列表征手段对材料的形貌、自旋状态、降解效果进行探究,并研究了自旋态对光芬顿降解的影响及作用机制。结果表明:1.中自旋态的0.75Ce-LaCoO在最优条件下120 min对四环素的去除率可达91.6%,而低自旋态的LaCoO催化剂的去除率只为84.8%。在酸性和中性的条件下0.75Ce-LaCoO催化剂都表现出较好的降解效果。材料具有较好的重复利用性,重复使用五次后对四环素的降解效果未有较大改变。2.高自旋态的FeO-TiO催化剂在120 min对四环素的去除率可达94.7%,而低自旋态的Fe-TiO催化剂去除率只有85.3%。在酸性和中性的条件下,FeO-TiO催化剂的降解效果无太大差别,削弱了传统芬顿体系p H的干扰。催化剂材料重复利用五次去除率并未有较大改变,材料具有较好的循环稳定性。3.自由基淬灭实验结果显示,在加入异丙醇后,两种催化剂的去除率分别从91.6%和94.7%下降到54.1%和65.5%,表明反应体系的主要活性物质为·OH。更高的自旋态更有利于光芬顿反应的进行的原因是因为,处于高自旋极化状态的电子会抑制电荷转移过程中的光生电子与空穴复合,从而增加了光生载流子浓度。从低自旋到中自旋或高自旋的这种跃迁过程会加速Co/Fe与氧吸附剂之间的电子转移,能促进Co/Fe与HO之间的相互作用,促进更多活性物种的产生,从而导致更高自旋态的催化剂的降解效果更好。本研究将为提高光生电子利用率和光芬顿降解效果提供一种新策略,为四环素废水的治理提供一种新型材料。

关键词：自旋态钴基材料四环素废水光芬顿反应光生电子

钒酸铋复合光催化材料的制备及可见光下降解四环素废水性能研究

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钒酸铋复合光催化材料的制备及可见光下降解四环素废水性能研究

作者：王辉青岛科技大学

学位级别：硕士

频繁使用四环素（TC）产生的大量四环素废水,会对自然环境造成严重危害。而传统的物理与化学方法无法彻底处理TC废水,容易对环境造成二次污染。光催化技术降解废水具有能耗低,反应条件温和,无二次污染等优势。单斜相BiVO具有原料廉价,... 详细信息

频繁使用四环素（TC）产生的大量四环素废水,会对自然环境造成严重危害。而传统的物理与化学方法无法彻底处理TC废水,容易对环境造成二次污染。光催化技术降解废水具有能耗低,反应条件温和,无二次污染等优势。单斜相BiVO具有原料廉价,制备方法简单且可见光利用能力强等优点,在光催化领域备受关注。同时BiVO也表现出了污染物吸附能力差,光生电荷分离效率低等缺点。与其他材料复合构建异质结结构是有效提升BiVO光催化性能的方法。本文通过简易实用的研磨法将不同材料与BiVO复合,制备出一系列性能优异的BiVO复合光催化材料用于LED光源发射的可见光下降解高浓度TC废水。本文首先采用NaBH还原BiVO得到了Bi纳米颗粒负载的BiVO,之后通过研磨法将NiCoO负载到Bi-BiVO表面,制备了光催化性能较为优异的NiCoO/Bi-BiVO复合光催化材料。经过XRD、SEM以及HRTEM等各类表征证实该材料为类核壳结构的三元复合材料。最优条件下的NiCoO/Bi-BiVO复合材料在LED可见光照射下降解50 mg/L的TC溶液,光照90 min后总去除率可以达到79.8%。通过各类光电表征证实该材料两半导体之间形成了Z型异质结结构,使光生电荷的分离效率得到增加,同时NiCoO与Bi的引入拓宽了可见光的吸收范围,从而使复合材料的光催化性能得到提高。通过ESR表征和活性组分捕获实验验证了在可见光的激发下该催化剂可以产生h、·O以及·OH三种活性组分,其中h和·O为反应的主要活性组分。通过LC-MS对反应后的降解产物进行分析,发现其产物以小分子产物为主,并通过降解产物推测出了多条可能的降解路径。为了进一步提升BiVO的光催化性能,本文用研磨法将光催化性能优越的ZnSe纳米颗粒负载到BiVO表面制备了ZnSe/BiVO复合光催化材料,并通过XRD、SEM等表征证实ZnSe纳米颗粒被均匀负载到BiVO表面,该结构有利于异质结的形成;光电表征证实与BiVO相比复合材料的可见光吸收范围得到提升,并分析了各组分的能带结构,推测其形成了直接Z型异质结结构。使用最佳比例的ZnSe/BiVO复合材料降解50 mg/L的TC污染物,光照30 min后TC的去除率达到70%以上,60 min后可以达到80%以上。通过活性组分捕获实验证实,在反应中主要的活性组分为h和·O。通过LC-MS对降解产物进行分析,发现降解产物中小分子的数量和种类明显增加。

关键词：钒酸铋复合材料光催化四环素废水

介质阻挡放电优化激活过硫酸盐处理四环素废水

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高电压技术 2019年第5期45卷 1387-1395页

作者：武海霞陈卫刚方志刘峰樊佳炜殷宝剑南京工业大学城市建设学院南京211816 南京工业大学电气工程与控制科学学院南京211816 江苏省宿迁市沭阳县教育局基建办宿迁223600

为了优化介质阻挡放电激活过硫酸盐处理四环素废水,选择放电电压、溶液初始pH值和过硫酸盐投加量为自变量,以四环素的去除率为响应值,采用响应曲面法Box-Behnken设计原理对介质阻挡放电激活过硫酸盐降解四环素的效果进行分析。结果表明... 详细信息

为了优化介质阻挡放电激活过硫酸盐处理四环素废水,选择放电电压、溶液初始pH值和过硫酸盐投加量为自变量,以四环素的去除率为响应值,采用响应曲面法Box-Behnken设计原理对介质阻挡放电激活过硫酸盐降解四环素的效果进行分析。结果表明影响四环素去除率大小因素的顺序为放电电压>过硫酸盐投加量>溶液初始pH值。根据模型确定了废水中四环素的降解优化条件如下:放电电压18.0 kV,溶液初始pH 8.48,过硫酸盐投加量138.89mg,四环素去除率达95.9%。四环素的氧化降解过程符合一级反应动力学。溶液初始pH值为3.9、5.9时,降解四环素的主要自由基为SO_4~–·;溶液初始pH值为7.3、8.3时,降解四环素的主要自由基为SO_4~–·与·OH;当溶液初始pH为10.5时,降解四环素的主要自由基为·OH。

关键词：低温等离子体高级氧化技术优化过硫酸盐四环素废水

氧化铜掺杂石墨相氮化碳增强光催化降解四环素废水性能研究

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当代化工研究 2023年第16期 70-73页

作者：李玥怡李学松申学鹏李永勤王旭明吴之强宁夏师范学院化学化工学院宁夏756000 宁夏大学物理与电子电器工程学院宁夏750021 宁夏大学土木与水利工程学院宁夏750021

以P123为模板剂,醋酸铜为掺杂剂,采用热缩聚方法制备了氧化铜掺杂介孔石墨相氮化碳复合材料(CuO-g-C_(3)N_(4))。利用X-粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、氮气吸附-脱附(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis-DRS)和光致发光光谱(PL)等... 详细信息

以P123为模板剂,醋酸铜为掺杂剂,采用热缩聚方法制备了氧化铜掺杂介孔石墨相氮化碳复合材料(CuO-g-C_(3)N_(4))。利用X-粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、氮气吸附-脱附(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis-DRS)和光致发光光谱(PL)等表征对样品进行分析。结果表明,不同氧化铜掺杂比例对复合材料的性能产生较大的影响。随着氧化铜掺杂比例的提升,其复合材料的带隙值下降,比表面积和孔径均有一定程度的增加,光催化活性提升。其中以样品CuO5.0-g-C_(3)N_(4)催化性能最佳,在90min内对浓度为20mg/L的四环素废水降解效率可达到65.1%,且在重复循环使用5次后,光催化降解效率仍保持在60.3%以上。

关键词：模板法介孔氮化碳光催化降解四环素废水

钨酸铋光催化剂在四环素废水处理中的应用研究进展

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工业水处理 2021年第11期41卷 9-15页

作者：牛凯莉孙冰刘宇朱小梅大连海事大学环境科学与工程学院辽宁大连116033

四环素作为被广泛使用的抗生素,其废水处置问题也备受关注。并且在可再生能源的利用日益被提倡的趋势下,依靠太阳能的光催化技术因其绿色环保、能彻底分解多种有机物的特点成为被研究较多的污染物处理方法之一,而钨酸铋材料因其窄禁带... 详细信息

四环素作为被广泛使用的抗生素,其废水处置问题也备受关注。并且在可再生能源的利用日益被提倡的趋势下,依靠太阳能的光催化技术因其绿色环保、能彻底分解多种有机物的特点成为被研究较多的污染物处理方法之一,而钨酸铋材料因其窄禁带、具有可见光响应能力等优势从众多光催化剂中脱颖而出。简介了钨酸铋光催化剂,同时综述了在钨酸铋降解四环素的过程中能影响其最终效果的各种因素,包括焙烧操作、光照强度、四环素初始浓度、溶液pH、催化剂投加量及钨酸铋性质等,除此之外,还综述了当钨酸铋降解四环素时,通过添加不同抑制剂发现的在该过程中发挥重要作用的活性物种,并且考虑到对于降解过程的了解有助于评估治理四环素废水时可能产生的二次污染问题。

关键词：四环素废水钨酸铋光催化剂

二硫化钼改性光催化材料的制备及降解四环素废水的研究

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二硫化钼改性光催化材料的制备及降解四环素废水的研究

作者：王楚璇长安大学

学位级别：硕士

伴随着我国经济和医药业的快速发展,人类、牲畜开始大量使用抗生素。抗生素会进入到水体并且残留在土壤环境当中,对人类的健康构成严重威胁。对抗生素类废水的处理越来越受到人们的关注,而传统工艺去除抗生素废水的效果并不理想。半导... 详细信息

伴随着我国经济和医药业的快速发展,人类、牲畜开始大量使用抗生素。抗生素会进入到水体并且残留在土壤环境当中,对人类的健康构成严重威胁。对抗生素类废水的处理越来越受到人们的关注,而传统工艺去除抗生素废水的效果并不理想。半导体光催化氧化技术可以利用太阳光能去除废水中的有机污染物,因此成为了近些年来最有前景的污水处理技术。本文通过水热法制备了添加表面活性剂溴化十六烷三甲基铵(CTAB)的C-MoS,过渡金属离子铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)掺杂改性的MoS以及MoS/BiOBr异质结复合光催化材料。利用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis、XPS等表征手段对所制备样品的形貌、晶型、组成、性质等进行了探讨研究。并以四环素废水作为目标降解污染物,在氙灯模拟可见光的照射下,研究了所制备的光催化材料对四环素的降解效果。本文的主要研究如下:(1)利用水热法制备了类花球状的MoS,并添加表面活性剂CTAB制备了褶皱玫瑰花状C-MoS。表征结果显示:CTAB的添加并没有改变MoS的晶型,但对MoS的形貌和尺寸有重要影响。SEM分析结果表明,C-MoS尺寸相比于纯相MoS明显减小,且大小更加均一,褶皱的形貌也使得边缘的活性位点更好的暴露出来。光催化降解实验结果显示,C-MoS对四环素的降解效率接近50%,高于纯相MoS(33%)。光催化性能提高的原因主要是由于CTAB的引入使得MoS尺寸减小、形貌均一,提供了更多的反应活性位点。(2)利用水热法制备出Fe-MoS、Co-MoS、Ni-MoS光催化剂。与纯相MoS相比,Fe-MoS、Co-MoS、Ni-MoS光催化剂的催化活性明显提高,其中3%Ni-MoS的光催化性能最佳,对四环素的降解率为67.1%,高于5%Fe-MoS(62.9%)和3%Co-MoS(60.3%)。此外,对Fe-MoS、Co-MoS、Ni-MoS的光催化机理进行了探讨,阐明了光催化活性提高的原因是过渡金属离子的掺杂使得材料的禁带宽度减小,提高了对光的吸收率,从而更有效地促进了光生电子和空穴的分离。(3)利用水热法成功制备了MoS/BiOBr的异质结复合光催化剂。SEM分析结果表明,片层状的MoS穿插在了BiOBr微球的空隙中,形成异质结结构。光催化降解实验结果表明,5%MoS/BiOBr展现出了最强的光催化活性,90 min内对四环素的降解率接近80%。MoS/BiOBr光催化性能的提高主要归因于在MoS和BiOBr之间形成了异质结结构,提高了其在可见光区域的响应性,进而提高了光生电荷的分离效率。

关键词：二硫化钼过渡金属离子溴氧化铋四环素废水光催化降解

Y-BiOCl可见光催化剂的构筑及降解四环素废水的性能研究

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Y-BiOCl可见光催化剂的构筑及降解四环素废水的性能研究

作者：王笑竹吉林大学

学位级别：硕士

抗生素类物质在水环境中大量残留是全世界面临的一个严峻问题,它对人类健康和水生态环境构成严重威胁。四环素是一种具有代表性的抗生素类物质,传统的生物法、物理法很难对其实现高效降解。可见光催化技术属于新型高级氧化技术的一种,... 详细信息

抗生素类物质在水环境中大量残留是全世界面临的一个严峻问题,它对人类健康和水生态环境构成严重威胁。四环素是一种具有代表性的抗生素类物质,传统的生物法、物理法很难对其实现高效降解。可见光催化技术属于新型高级氧化技术的一种,具有以太阳能为能源、没有二次污染等优点,在抗生素类废水处理方面具有广阔的应用前景。新型BiOCl光催化剂作为铋系催化剂的代表性材料,具有独特的层状结构和催化剂稳定的特点,受到了研究者的青睐。然而,单一的BiOCl光催化剂具有带隙宽度过高、量子效率低等缺点,制约着BiOCl光催化剂进一步发展应用。纳米尺寸的光催化剂应用于污水处理,存在着固液分离难、催化剂回收利用效率低等问题,如何将光催化剂应用于实际污水治理,是未来亟待研究的科学问题。本文以廉价的稀土元素钇(Y)对BiOCl进行掺杂改性,制备得到具有良好可见光响应范围的Y-BiOCl催化剂。通过各种表征方法揭示了Y-BiOCl的结构特征等信息,并对其进行光催化降解四环素废水的实验研究,确定了Y元素最佳掺杂比例等工艺参数,同时探究了Y-BiOCl催化剂的光催化反应机理。最终,将Y-BiOCl催化剂负载于浮石表面,制备得到Y-BiOCl/浮石催化剂,并应用于降解四环素废水的反应器运行实验中。1.Y-BiOCl光催化剂的制备及降解四环素的性能研究。以氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑为氯源和模板剂,将Y元素与BiOCl掺杂,通过一步溶剂热法合成Y-BiOCl可见光催化剂,其最佳反应温度为140°C、反应时间为24h、Y掺杂质量比例为15wt%。通过一系列表征技术和光催化降解实验分析表明,Y-BiOCl催化剂具有中空微球结构,有着较大的比表面积(30.60m/g)。该催化剂具有较好的吸附性能和光催化活性,在30min内对浓度为50.00mg/L盐酸四环素的吸附去除率可达51.37%,在光催化反应1h内对四环素降解率达90.13%。该催化剂具有良好的稳定性,在4次循环实验后仍具有较好的光催化活性。本文探讨了Y-BiOCl催化剂光催化活性增强机理,Y元素的掺杂使Y取代Bi进入BiOCl晶格,BiOCl产生晶格畸变,从而增加缺陷点位,减少光生载流子的复合,同时Y的掺杂减小了BiOCl催化剂带隙宽度,使带隙能显著下降,增强光催化活性。在Y-BiOCl光催化降解四环素体系中,超氧自由基和羟基自由基起主导作用。2.Y-BiOCl/浮石催化剂的制备及降解四环素的性能研究。通过一步溶剂热法,成功将Y-BiOCl催化剂固定于浮石表面。Y-BiOCl/浮石催化剂具有较好的吸附性能和光催化活性,在30min内对浓度为50.00mg/L盐酸四环素的吸附去除率可达51.05%,在光催化反应1h内对四环素降解率可达92.34%。Y-BiOCl/浮石催化剂在4次循环实验后对四环素仍有较好的降解效果,证明Y-BiOCl/浮石催化剂具有较好的稳定性。3.Y-BiOCl/浮石催化剂在连续流光催化反应器中的应用。将Y-BiOCl/浮石光催化剂应用于光催化反应器,在最佳投加量为4.00g/L、光源强度为140000lux、四环素废水浓度为50.00mg/L、水力停留时间为8h的条件下,连续流反应器对四环素废水降解效率能够达到90%以上。此外,Y-BiOCl/浮石催化剂具有较好的稳定性,在连续运行72h仍能够保证对四环素废水实现较好的降解效果,为可见光催化剂处理四环素废水的应用提供了参考。

关键词： BiOCl Y 四环素废水固定化光催化反应器

BiOBr/XWO4(X=Fe,Cu)复合光催化剂的制备及其对四环素废水的降解研究

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BiOBr/XWO4(X=Fe,Cu)复合光催化剂的制备及其对四环素废水的降解...

作者：高嘉聪吉林大学

学位级别：硕士

抗生素的废水处理是全世界都在面临的一个非常严重的问题。强力霉素是一种用来抑制革兰氏阳性菌和阴性杆菌引起的上呼吸道感染、败血症等疾病的有效药物,分类属于四环素类药中的一种。然而,过度使用抗生素会加速耐药细菌的传播,降低人... 详细信息

抗生素的废水处理是全世界都在面临的一个非常严重的问题。强力霉素是一种用来抑制革兰氏阳性菌和阴性杆菌引起的上呼吸道感染、败血症等疾病的有效药物,分类属于四环素类药中的一种。然而,过度使用抗生素会加速耐药细菌的传播,降低人体免疫力,对环境造成威胁。强力霉素已能在地下水和地表水中检测到,而传统的污水处理厂难以降解强力霉素。强力霉素的污染日益受到重视,寻找强力霉素污染的解决方案是该领域最迫切的需要。本文围绕制备两种BiOBr/XWO(X=Fe,Cu)复合光催化剂来降解几种四环素展开,主要内容分为以下两个部分:通过溶剂热法合成p-p型BiOBr/FeWO复合光催化剂,通过XRD、SEM、TEM、EDS、XPS、FT-IR以及UV-Vis DRS等表征技术,对复合光催化剂的晶体结构、微观形貌、化学组成、化学键以及带隙能进行了探讨,BiOBr/FeWO是一种具有微球结构。BiOBr/FeWO(1:1),BiOBr/FeWO(2:1),BiOBr/FeWO(4:1)和BiOBr/FeWO(8:1)的带隙能分别为2.90 eV,2.73 eV,2.63 eV,2.46 eV和2.57eV。BiOBr/FeWO(4:1)光催化剂在1h内降解了90.4%的盐酸强力霉素,且经过四次循环降解试验后,对于光照盐酸强力霉素BiOBr/FeWO光催化剂仍展现了较为优异的持续稳定性和极好的光催化效率。该结果表明FeWO增强了BiOBr的光响应范围和加速载流子在可见光下的分离。通过溶剂热法制备了p-n型BiOBr/CuWO异质结光催化剂,通过SEM表征技术,发现BiOBr/CuWO微球直径已由1-2μm变成1-5μm左右。通过降解动力学测试,CuWO,BiOBr,BiOBr/CuWO(1:1),BiOBr/CuWO(2:1),BiOBr/CuWO(4:1)和BiOBr/CuWO(6:1)的速率常数k分别为0.0024 min,0.0159 min,0.0176 min,0.0248 min,0.0277 min和0.0424 min,都遵循准一级动力学模型。且不同摩尔质量比的BiOBr/CuWO异质结光催化剂在降解盐酸强力霉素废水方面都展现了特别优异的光催化能力。BiOBr/CuWO(6:1)复合光催化剂对DC、TC、OTC和CTC分别达到了92.4%,93.7%,85.3%和81.4%。可见BiOBr/CuWO(6:1)光催化剂对目前各行业主类四环素都具有较强的光降解能力。

关键词： BiOBr FeWO4 CuWO4 四环素废水光催化降解光生载流子

外源介体强化四环素废水厌氧消化过程与效能研究

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外源介体强化四环素废水厌氧消化过程与效能研究

作者：程佳琦哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在厌氧生物处理过程中,由于降解过程中电子传递限速及某些化合物本身的毒性,因而降解速率缓慢,处理效率较低,甚至导致厌氧反应器的瘫痪。氧化还原介体作为电子传递中间体可以避免厌氧消化过程中复杂的电子载体传递过程,从而提高污染物... 详细信息

在厌氧生物处理过程中,由于降解过程中电子传递限速及某些化合物本身的毒性,因而降解速率缓慢,处理效率较低,甚至导致厌氧反应器的瘫痪。氧化还原介体作为电子传递中间体可以避免厌氧消化过程中复杂的电子载体传递过程,从而提高污染物的降解速率。目前,有关醌类化合物氧化还原介体的研究相对较多,而关于碳基材料和金属材料氧化还原介体的研究较少,介体强化抗生素废水的实验研究更是鲜有报道。本文以典型的抗生素废水—四环素废水为研究对象,考察不同种类的碳基材料和金属材料介体及其组合对四环素废水厌氧消化过程的影响进而确定最佳介体投加浓度并初步解释外源介体强化四环素废水厌氧消化的机制,同时将间歇流实验的结果应用于四环素废水的连续流处理中并考察外源介体对EGSB反应器运行及菌群结构的影响。向厌氧污泥中投加不同浓度的CNT、PAC、GR、ZVI、Fe3O4和Fe2O3及其组合并设置对照组,以COD、TOC、VFA、气体产生量、CH4产生量、SO42-、TC为考察指标,考察不同实验体系中四环素废水厌氧消化的效果进而确定外源介体的最佳投加浓度。不同浓度和种类的外源介体对四环素废水厌氧消化表现出不同程度的促进作用;外源介体对含碳有机物的降解及转化和SO42-还原表现出促进作用而对四环素去除并未有明显影响,并且外源介体强化累计CH4产生量的效果较强化COD降解和SO42-还原的效果要好;PAC和ZVI强化四环素废水厌氧消化的效果优于CNT、GR、Fe3O4和Fe2O3,其最佳单独投加浓度分别为0.25 g/g MLVSS和0.5 g/g MLVSS,此时的累计CH4产生量分别为49.0 m L和56.6 m L;正交试验表明PAC和ZVI组合投加强化产甲烷的最佳介体复配条件为:1200 mg/L的PAC和1000 mg/L的ZVI。考察外源介体对厌氧污泥表面形貌、结构、电导率及胞外聚合物等厌氧污泥性质、反应体系上清液电化学活性及四环素降解过程的影响,初步探究外源介体强化四环素废水厌氧消化可能的机制。厌氧体系内引入外源介体可以强化细菌间的连接并提高厌氧污泥的电导率进而促进种间直接电子传递,同时还会促进厌氧污泥对胞外聚合物和内源介体的分泌进而强化种间间接电子传递,还有可能强化H2还原CO2生成CH4的途径强化四环素废水厌氧消化的效果;外源介体对难降解的四环素降解产物的去除也存在明显促进作用,进而为四环素废水的高效降解提供有利条件,强化四环素废水厌氧消化的效果;铁材料与碳材料强化四环素废水厌氧消化的机制略有不同:除上述原因外,铁材料还可能通过提高厌氧微生物活性及异化铁还原作用强化四环素废水厌氧消化的效果。对比处理四环素废水的EGSB反应器原位投加PAC和ZVI前后的处理效能、污泥性质及微生物群落结构,同时考察PAC/ZVI/厌氧污泥复合体的吸附性能及ZVI的流失情况,进而验证介体强化厌氧消化的可行性。EGSB反应器中SRB与MPB主要为基质竞争关系且四环素厌氧降解产物随出水外循环对产氢产乙酸菌和MPB存在明显的抑制作用;向EGSB反应器中投加PAC和ZVI后,尽管PAC/ZVI/厌氧污泥复合体的吸附能力并不显著,但系统的处理效能及产甲烷量均会上升,同时ZVI在EGSB反应器的运行过程中流失并不严重;高通量测序分析表明:EGSB反应器中的细菌优势属Treponema、Klebsiella、Levilinea、Desulfovibrio、Syntrophomonas和Syntrophus保证了系统的稳定运行,古菌优势属为Methanosaeta和Methanobacterium;向EGSB反应器中投加PAC和ZVI不但可以通过强化互营菌与产甲烷菌的直接接触和内源介体的分泌促进种间电子传递,还会提高互营菌和产甲烷菌的比例强化互营菌与产甲烷菌的种间电子传递,进而强化四环素废水厌氧消化的效果。

关键词：厌氧消化外源介体四环素废水种间电子传递 EGSB