电解氢驱动生物膜还原高氯酸盐的性能及微生物群落响应机制研究

发布时间：2024-03-31 14:12

　　高氯酸盐是一种新兴的持久性污染物,广泛存在于地表水和地下水中。生物还原法是处理高氯酸盐污染水的一种有效并且经济的方法。在本文中,利用浏阳河天然沉积物作为微生物的接种物,接种到双室生物膜电极反应器(BER)中,研究了在原位电解水产氢气的辅助下,氢自养微生物对高氯酸盐的还原。为了避免极端pH和电子直接转移对高氯酸盐还原的影响,设计了一种新的阴极结构。在连续模式下研究了高氯酸盐的生物还原。通过高通量测序分析了生物膜中微生物群落结构的演变和微生物种群的相对丰度,以及各个阶段的优势菌群和关键功能菌群。此外,还阐明了利用阴极表面原位生成的氢作为电子供体来生物还原高氯酸盐的降解途径。所得结论如下:(1)浏阳河水样和底泥样品中的高氯酸盐含量均低于检测限。底泥中的微生物在梯度浓度高氯酸盐的筛选下,成功富集出能够利用氢气作为电子供体,特异性还原高氯酸盐的自然环境微生物。并且通过高通量测序的方法分析了各浓度下微生物的多样性和菌种分布情况。(2)在双室生物膜电极反应器中,利用自然环境样品中富集的高氯酸盐还原菌生物膜,可以实现高氯酸盐的原位生物还原。采用阴极产生的氢气作为电子供体,通过生物膜中多种微生物的联合反...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1PRB生物还原高氯酸盐的机理[41]

电解氢驱动生物膜还原高氯酸盐的性能及微生物群落响应机制研究4图1.1PRB生物还原高氯酸盐的机理[41]Figure1.1ThemechanismforthebiologicalreductionofperchloratebyPRB可用于生物高氯酸盐还原的电子供体类型非常丰富。表....

图1.2高氯酸盐/氯酸盐和硝酸盐还原过程[32]

[60]在以乙酸盐为原料的颗粒活性炭基（GAC）流化床反应器（FBR）中实现了从合成的离子交换卤水中实现高氯酸盐的完全还原。一些研究表明，相较于其他电子供体，乙酸盐在高氯酸盐还原中具有更好的性能[61,62]。Lian等[61]比较了乙酸盐、琥珀酸蔗糖和葡萄糖对高氯酸盐生物还原和....

图1.3以甲烷为电子供体的高氯酸盐降解机理[13]

电解氢驱动生物膜还原高氯酸盐的性能及微生物群落响应机制研究10图1.3以甲烷为电子供体的高氯酸盐降解机理[13]Figure1.3MechanismsofthedegradationofperchloratewiththeCH4整体来看，有机电子供体因为其容易获取和较好的高氯酸盐....

图1.4使用阴极作为高氯酸盐生物还原的电子供体的电子转移机理Figure1.4Mechanismsofelectrontransferusingcathodeaselectrondonorfor

子穿梭体便于可溶性酶和电极之间电子传递[123]。在MFC中，还原速率主要受细菌与阳极之间电子转移的限制[124]。近年来，人工合成的外源性氧化还原介质，如....

本文编号：3944046