电辅助微生物还原降解氯酚类有机废水的机理研究综述报告.docx

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前言
氯酚类有机废水是指含有氯酚类化合物的工业废水，其中包括2,4-二氯酚，2,4,6-三氯酚和3,4,5-三氯酚等。这些化合物具有毒性，持久性和无法被自然界分解的特征。因此，如何有效地管理和处理氯酚类有机废水已成为环境保护的重要课题。 对于这些废水的处理，传统的化学方法已经被证明效果有限。因此，近年来，人们逐渐关注于使用微生物处理的方法。而其中，电辅助微生物还原降解氯酚类有机废水已经成为目前研究的热点方向之一。
本文将简要介绍氯酚类有机废水的特征及其危害，然后介绍电辅助微生物还原降解氯酚类有机废水的机理，并综述相关研究成果和存在的问题。
一、氯酚类有机废水的特征及其危害
氯酚类有机废水的主要特征是含有氯酚类化合物，通常包括2,4-二氯酚，2,4,6-三氯酚和3,4,5-三氯酚等。这些化合物具有强烈的毒性，且具有较高的持久性，在自然环境中难以分解，对生态环境造成一定的危害。氯酚类化合物是致癌物质，长期接触会引起癌症、免疫抑制等疾病。此外，在生产中产生的氯酚类化合物如果未进行妥善处理，随意排放到环境中，不仅会影响空气和水质，还会危及人类健康，因此进行有效的处理非常必要。
二、电辅助微生物还原降解氯酚类有机废水的机理
电辅助微生物还原降解（EMR）是一种新型的氯酚类有机废水处理技术。EMR技术结合了电化学和微生物还原降解的理念，在降解有机污染物的同时，还利用电极上的电子进行还原反应。EMR是通过将导电性好的电极（如碳纤维和金属）置于生物降解池中，与微生物体内的电子传递系统相连接，从而启动化学反应，进而促进废水中有机物的还原降解。EMR技术相比于传统的微生物降解技术具有以下优点：
1、实现了废水的同时还原和降解，处理效果更好。
2、在酸碱度、温度等方面较为耐受，对废水的适应性强。
3、可以利用工业过程中的废弃物作为电极材料，降低处理成本。
EMR的机理是通过微生物在电极上的还原作用来实现污染物的降解。此过程可分为3个步骤：
1、自愈式电位电极（MFC）发生反应，可以将废水中的有机物转化为电子。
2、电子通过外电路传递到另一电极中，在此处与氧化剂（如氧供体或者铁离子等）结合发生反应。
3、在最后一个电极附近，电子就会与微生物相连，并结合微生物体中的电子传递系统，从而促进化学反应继续发生。
三、电辅助微生物还原降解氯酚类有机废水的研究进展
EMR技术在处理氯酚类有机废水方面具有良好的应用前景。许多研究表明，在EMR技术的作用下，氯酚类有机废水的降解率可以达到80%以上。下面，我们将介绍一些具有代表性的相关研究结果：
1、谢氏菌降解氯酚类化合物
谢氏菌（Shewanella）是一种具有呼吸作用的细菌，可以利用电子体系将氧化物还原。因此，它很适合用于EMR废水处理中。一项研究表明，谢氏菌在EMR技术的作用下，可以将含氯酚类有机废水降解至少90%。此外，该研究还证明，谢氏菌通过在其细胞内膜上结合电化学反应，进而加速含氯酚类化合物的降解。
2、厌氧微生物在EMR技术中的应用
厌氧微生物是一类在缺氧条件下生存和繁殖的微生物。一项研究表明，在EMR技术中，厌氧微生物可以发挥其特殊的呼吸歧化功能，从而加快氯酚类有机废水的降解速度。实验表明，使用厌氧微生物处理氯酚类废水时，处理效果可以达到85%以上。
3、在生物电化学系统中增强环境适应性
生物电化学系统是一种可以利用微生物在电极上进行代谢反应的微生物学体系。在EMR中，生物电化学系统的应用可以增强微生物对污染物的降解能力，并提高环境适应性。实验表明，使用生物电化学系统处理氯酚类化合物，处理效率可以大大提高。
四、总结与展望
综上所述，EMR技术是一种高效、低成本的氯酚类有机废水治理技术。在EMR技术下，微生物可以通过吸附或代谢作用，将氯酚类有机废水降解为无害的物质。然而，现有的EMR技术仍然存在着一些制约因素，例如处理水量较小、反应速度慢等问题。我们需要进一步研究和探索，以完善EMR技术，并进一步提高其适用性和效率。