| 1,2一二氯乙烷(1,2-dichloroethane, 1,2-DCA)作為一種典型的揮發(fā)性氯代脂肪烴，被廣泛用作溶劑和化學(xué)合成中間體等工業(yè)產(chǎn)業(yè)行業(yè)中。由于其具有易揮發(fā)、高密度、毒性及潛在致癌致畸致突變的風(fēng)險(xiǎn)，可以在環(huán)境中不斷積累并逐漸成為生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康的巨大潛在威脅。以1,2一二氯乙烷為代表的揮發(fā)性氯代脂肪烴被以美國(guó)和中國(guó)為代表的多個(gè)國(guó)家環(huán)保局列入優(yōu)先控制的黑名單。生物電化學(xué)系統(tǒng)在難降解污染物處理方向己顯現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，如降解速率快、降解率高、能耗低等，因此受到廣泛關(guān)注，然而目前針對(duì)生物陰極對(duì)揮發(fā)性氯代烴的降解研究還鮮有報(bào)道。
采用生物電化學(xué)體系，接種馴化來(lái)自文昌污水處理廠二沉池活性污泥，獲得具有穩(wěn)定1,2一二氯乙烷分解能力和生物膜結(jié)構(gòu)的生物陰極。1,2一二氯乙烷分解效果表明，在外加電壓一O.SV(陰極電勢(shì)為一0.58V VS.SCE)情況下，1,2一二氯乙烷在12h內(nèi)發(fā)生消去脫氯反應(yīng)而生成終產(chǎn)物乙烯。同時(shí)，電流變化與1,2一二氯乙烷分解同步，呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)，并在12h內(nèi)基本達(dá)到穩(wěn)定。1,2一二氯乙烷分解速率達(dá)到0.1 SmM} h-1，乙烯回收率為77.51%。作為對(duì)照的同樣條件下，未接種馴化的純電化學(xué)體系未檢測(cè)到1,2一二氯乙烷濃度的下降及乙烯的生成。對(duì)比開(kāi)路陰極(無(wú)外加電壓)，生物陰極1,2一二氯乙烷的反應(yīng)速率常數(shù)為開(kāi)路陰極的1.96倍(反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.1286和0.0656 )，表明陰極電勢(shì)極大地加快了1,2一二氯乙烷的還原分解速率。生物陰極生物膜循環(huán)伏安分析表明，生物陰極對(duì)1,2一二氯乙烷還原峰較純電化學(xué)陰極提前約0.32V，證實(shí)陰極生物膜結(jié)構(gòu)促進(jìn)了其還原脫氯過(guò)程。生物膜微生物群落分析表明，以假單胞菌屬(Pseudomonas)為代表的8個(gè)菌屬占據(jù)主要地位，其中以假單胞菌屬(Pseudomonas) (43.45%)、乳球菌屬(Lactococcus ) (33.29%)豐度最高。而具還原脫氯效能的地桿菌屬(Geobacter)與VadinBC27和Solibacillus共占據(jù)菌群豐度的8.5 % o
同時(shí)，本文探究了不同外加電壓條件、不同初始濃度及有機(jī)和無(wú)機(jī)碳源切換對(duì)生物陰極1,2一二氯乙烷分解效能的影響，結(jié)果表明不同外加電壓分解轉(zhuǎn)化率從高到底為:O. SV>0.3V>0.7V>0.9V，初始濃度增高，電流均值提升，下降速率降低，相同條件下初始濃度為2.2mM時(shí)分解效率最高。將體系切換到無(wú)機(jī)碳源(以碳酸氫鈉代替乙酸鈉)，1,2一二氯乙烷分解速率降低(k }=},L= 0.0505, VS k }-}=0.1286 )然而仍然保持較高的轉(zhuǎn)化率，在12小時(shí)，降解率達(dá)到了48.71%。產(chǎn)物乙烯12小時(shí)回收率到達(dá)85.08%，表明陰極可作為唯一電子供體，促進(jìn)1,2一二氯乙烷的還原分解。m.yunshisz.com |
