為了改進(jìn)傳統(tǒng)的厭氧處理工藝，零價(jià)鐵(Fe
0)和氧化石墨烯(GO)最近得到了應(yīng)用和研究。然而，單獨(dú)使用氧化石墨烯和Fe
0存在缺點(diǎn)。本研究將Fe
0/GO復(fù)合材料用于高強(qiáng)度廢水的厭氧處理，以彌補(bǔ)其不足，并探討其促進(jìn)作用和機(jī)理。結(jié)果表明，F(xiàn)e
0/GO可提高COD 91.8%的去除率，511 mL/12 h產(chǎn)氣量，并具有較好的污泥絮凝效果。通過改變pH和Fe
0/GO氧化還原電位，優(yōu)化了發(fā)酵方式，增加了乙酸產(chǎn)量，減少了丙酸積累。詳細(xì)的微生物特性表明，F(xiàn)e
0/GO對(duì)水化產(chǎn)甲烷菌(Methanofastidiosum和Methanofastidiosales)有顯著的影響，從1.79%增加到24.11%。在Fe
0/GO系統(tǒng)中，水解發(fā)酵菌、產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌的分布更加平衡和多樣化，表明維持了穩(wěn)定的共代謝微生物群落。此外，最高的電子傳遞系統(tǒng)活性和Fe
2+和Fe
3+濃度表明，F(xiàn)e
0/GO可以促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)和種間的電子傳遞。電導(dǎo)率、電流響應(yīng)、循環(huán)伏安面積最大，內(nèi)阻最小，表明Fe
0/GO可以改善細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移。穩(wěn)定的共代謝微生物群落和高效的胞內(nèi)/胞外電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)了厭氧廢水的處理。本研究可為厭氧廢水處理開發(fā)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供理論支持。
圖1. (a) COD
cr去除率，(b)產(chǎn)氣量，(c)一個(gè)循環(huán)中COD
cr值的變化，以及(d) COD
cr降解的一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
圖2. (a)廢水中揮發(fā)性脂肪酸隨時(shí)間的變化。A:空白;B:GO;C:Fe
0;D:Fe
0/GO。(b) pH值和(c)氧化還原電位隨時(shí)間的變化。
圖3. (a)細(xì)菌群落和(b)四個(gè)體系的古菌群落在屬水平上的分類學(xué)分類。
圖4. Fe
0/GO對(duì)厭氧發(fā)酵類型和共代謝菌群的影響機(jī)制。
圖5. (a) 2,3,5-氯化三苯基四氮唑電子傳遞系統(tǒng)(TTC-ETS)活性隨時(shí)間的變化。(b)污水中鐵的含量。(c)污水中電導(dǎo)率的變化;(d)各系統(tǒng)的交流阻抗。
圖6. Fe
0/GO在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移的作用機(jī)制。
相關(guān)研究成果由青島科技大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院Qiaochu Liang等人于2023年發(fā)表在Journal of Environmental Chemical Engineering (https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.109631)上。原文：Mediated anaerobic system performance, co-metabolizing flora and electron transfer by graphene oxide supported zero-valent iron composite。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
