离子交换膜对采用生物膜电极法降解五氯酚的影响

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6 聚焦突破(十) 离子交换膜在电解中的应用

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2．(2022·瓦房店高二测试)三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示，工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH4NO3。下列叙述错误的是( ) A．a极为电源负极，b极为电源正极 B．c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜 C．阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
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[思维建模] 解答含有离子交换膜的电解类试题的思维流程
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1．(2022·济南高二期末)采用电催化氧化法可将污水中毒性较大的含氯有机化合物转化为低毒性物质，提高产物的可生物降解性。其原理如图所示。下列说法正确的是( )
√A．装置中的离子交换膜为质子交换膜
B．电路中每通过2 mol电子，阳极可收集到标准状况下22.4 L O2 C．阴极电极反应式：RCl＋H＋＋e－===RH＋Cl－ D．电解过程中阴极室的酸碱性保持不变
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移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为 2Cl－－2e－===Cl2↑，C 错误；根据上述分析可知，电解时生成了 O2、Co、H＋，则电解总反应为 2Co2＋＋ 2H2O==电=解==2Co＋O2↑＋4H＋，D 正确。
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(2021·新高考天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有 O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( ) A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
√D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O==电=解==2Co＋O2↑＋4H＋
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[解析] 石墨电极为阳极，电极反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，Co 电极为阴极，电极反应式为 Co2＋＋2e －===Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，得到盐酸。由上述分析知， Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室得到盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 pH 均减小，A 错误；生成 1 mol Co 时，转移 2 mol 电子，Ⅰ室有 0.5 mol(即 16 g)O2 逸出，有 2 mol(即 2 g)H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少 18 g，B 错误；

电辅助下非晶态Co-Ni-Fe对五氯苯酚的加氢脱氯

电辅助下非晶态Co-Ni-Fe 对五氯苯酚的加氢脱氯王颖,王淑娴,孙天宇,申伟,崔春月(青岛农业大学资源与环境学院,青岛市农村环境工程研究中心,山东青岛266109)[摘要]采用化学还原法制备了非晶态Co-Ni-Fe 三元催化剂,通过改变金属盐的比例制得不同Co 含量的复合催化剂。

分析了催化剂的特征,并在电辅助体系下考察了对五氯苯酚(PCP )的催化加氢脱氯性能。

结果表明,Ni-Fe 催化剂中,Co 的引入有效地提高了水中PCP 的加氢脱氯效率。

当Co 、Ni 、Fe 物质的量比为0.5∶0.5∶9,电位为-0.2V ,硫酸浓度为0.2mol/L ,催化剂投加量为4g/L 时,脱氯率达到90%。

从产物分析可知,PCP 最终完全脱氯为苯酚。

[关键词]Co-Ni-Fe ;加氢脱氯;电辅助;五氯苯酚[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)03-0048-05Hydrodechlorination of pentachlorophenol by amorphousalloys Co-Ni-Fe with electrical assistanceWang Ying ,Wang Shuxian ,Sun Tianyu ,Shen Wei ,Cui Chunyue(Qingdao Engineering Research Center for Rural Environment ,College of Resource and Environment ,Qingdao A gricultural University ,Qingdao 266109,China )Abstract :Amorphous Co-Ni-Fe ternary catalysts were prepared by chemical reduction method ,and composite cata ⁃lysts with different Co contents were prepared by changing the ratio of metal salts.The characteristics of the catalyst were analyzed.The catalytic hydrodechlorination performance of pentachlorophenol was investigated under the ele ⁃ctrical assistance system.The results showed that in the Ni-Fe catalyst ,the introduction of Co effectively improved the hydrodechlorination efficiency of PCP in water.When the molar ratio of Co ∶Ni ∶Fe was 0.5∶0.5∶9,the potential was-0.2V ,the concentration of H 2SO 4was 0.2mol/L and the catalyst dosage was 4g/L ,the dechlorination efficiencyreached 90%.According to product analysis ,PCP was finally completely dechlorinated into phenolit.Key words :Co-Ni-Fe ;hydrodechlorination ;electrical assistance ;pentachlorophenol[基金项目]国家自然基金(51678323);山东省自然科学基金(ZR2017MEE013)氯代有机物具有“三致效应”或“可疑三致效应”,且难降解。

生物膜电极法在废水处理中的应用

生物膜电极法在废水处理中的应用摘要：生物膜电极法是一项新型废水处理技术，该技术将电化学法和生物膜法有机结合，形成机理独特的废水处理单元。

近年来深受学者关注，在处理生活污水、硝酸盐废水、酚类有机污染物废水和含重金属废水等领域具有良好的效果。

本文综述了生物膜电极处理技术的基本原理、反应器设计、反硝化研究概况及应用前景，对亟待解决的问题进行了深入的理论探究，优化设计，并认为生物膜电极法在废水处理领域极具潜力，为生物膜电极法的发展提供有效的借鉴。

关键词：生物膜电极；废水处理；反硝化1 生物膜电极法的发展概况生物膜电极法是近年来发展的一项新型废水处理技术，国内外学者对生物膜电极方法的研究主要集中于反硝化除氮研究。

该技术将电化学法和生物膜法有机结合，形成机理独特的废水处理单元。

它依靠生物自身对载体的吸附生长，将微生物固定于电极表面，形成一层生物膜，然后在电极间通入一定电流，使污染物在电化学和生物双重作用下得到降解。

1992年，R.B.Mellor等在用生物膜电极方法进行反硝化实验研究中首次提出电极-生物反应器的概念，并且被Nature报道。

其在电极反应器中所采用的生物膜电极，是将NO2-还原酶、NO3-还原酶以及N2O还原酶等具有电子传递能力的基质相混合后，固定在电极表面上。

次年，Y.Sakakibara等人在推导模型时，提出了电极一生物膜的概念，而J.R.V.Flora则称之为生物膜电极。

2 生物膜电极法的反应机理简介针对目前生物膜电极的反应机理研究较少，从电极与表面细菌关系角度分析，可能存在以下几点联系：（1）难生物降解的有机物通过电化学作用转化为中间产物，中间产物很难通过电化学处理技术进一步去除，微生物却可继续进行降解作用。

（2）污染物通过生物降解释放的代谢产物进一步被电极作用及时去除，从而使微生物保持稳定的活性。

（3）在电极表面紧密吸附着生物膜，传质关系良好，进而有效提高生物膜电极对体系中污染物的去除效率。

水体中硝酸盐对纳米铁降解五氯酚的影响

ISSN 100020054CN 1122223/N 清华大学学报(自然科学版)J Tsinghua Univ (Sci &Tech ),2010年第50卷第6期2010,Vol.50,No.617/368772880水体中硝酸盐对纳米铁降解五氯酚的影响程　荣1,　戚道铎2,　董伟娜2,　王建龙1(1.清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084;2.北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124)收稿日期:2009205231基金项目:国家自然科学基金资助项目(50325824)作者简介:程荣(1981—),女(汉),湖北,博士后。

E 2mail :chengrong99@mails.t 通讯作者:王建龙,教授,E 2mail :wangjl @t 摘　要:五氯酚是一种需要优先控制的高毒性污染物。

该文以自制的纳米铁为原料,考察了硝酸盐对纳米铁降解五氯酚的影响。

采用化学还原法制备了纳米铁,测定了不同浓度硝酸盐存在时五氯酚及氯离子的浓度变化情况,分析了五氯酚的降解产物及纳米铁的转化产物。

结果表明:当五氯酚初始浓度为0.1mmol/L 时,硝酸盐浓度低于1mmol/L 时无明显影响;硝酸盐浓度达到2mmol/L 时,五氯酚的降解受到明显抑制;硝酸盐浓度≥3mmol/L 时,五氯酚的降解几乎被停止。

硝酸盐影响五氯酚的脱氯过程,硝酸盐存在时五氯酚更易产生氧化产物。

但有无硝酸盐存在时,纳米铁均转化为Fe 2O 3/Fe 3O 4和FeOO H 。

关键词:纳米铁;五氯酚;硝酸盐;脱氯;降解中图分类号:X 703.1文献标识码:A文章编号:100020054(2010)0620877204E ffect of nitrate on degradation of pentachlorophenol in w ater with ironnanoparticlesCHE NG Rong 1,QI Daoduo 2,DONG Weina 2,WANG Jianlong 1(1.Institute of Nuclear and N e w E nergy T echnology ,Tsinghu a U niversity ,B eijing 100084,China ;2.College of E nvironmental and E nergy E ngineering ,B eijing U niversity of T echnology ,B eijing 100124,China)Abstract :Pentachlorophenol (PCP )is a highly toxic pollutant.The effect of nitrate on t he degradation of PCP by iron nanoparticles synt hesized was investigated using t he chemical reductive met hod.The concentrations of PCP and chloride in solutions wit h different concentrations of nitrate were measured during t he treat ment process.The intermediate and final product s from t he PCP and iron nanoparticles were also analyzed.The result s show t hat when t heinitial concentration of PCP is 0.1mmol ・L -1,NO -3at ≤1mmol ・L -1does not affect t he degradation of PCP.NO -3at 2mmol ・L -1slows t he PCP dechlorination and NO -3at ≥3mmol ・L -1stops t hePCP dechlorination.The oxidized intermediates were more likely wit hNO -3.The iron nanoparticles are transformed toFe 2O 3/Fe 3O 4and FeOO H wit h and not wit h NO -3.K ey w ords :iron nanoparticles ;pentachlorophenol (PCP );nitrate ;dechlorination ;degradation五氯酚(pentachlorop henol ,PCP )是一种难降解有机物,其大量使用,造成了世界范围内的水体和土壤污染[1]。

电化学降解氯酚模拟废水综合实验设计

电化学降解氯酚模拟废水综合实验设计卜庆伟; 运梦琪; 贺小凡; 宋岩【期刊名称】《《实验技术与管理》》【年(卷),期】2019(036)011【总页数】5页(P40-44)【关键词】电化学氧化; 废水处理; 2;4-二氯酚; 降解; 创新能力; 综合实验【作者】卜庆伟; 运梦琪; 贺小凡; 宋岩【作者单位】中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TB34; X703-45氯酚类化合物在农药、防腐剂及造纸等行业中均有广泛应用，是一类具有强烈“三致作用”的化学物质。

此外，氯酚类物质还是化工行业废水中含有的重要污染物之一[1-2]。

由于其特殊的物理化学性质，氯酚类物质在环境中呈现出难降解性、生物累积性以及生物毒性等特点[3]，已被欧盟列入优先控制污染物清单[4]。

因此，研究废水中氯酚类污染物的处理方法对于控制其排放及环境危害具有重要的实际意义。

电化学方法是近年来发展较为迅速的高级氧化处理技术之一，具有能量效率高、反应条件温和、操作简单等优点，在处理难降解有机污染物的方面具有较大的应用潜力[5-9]。

为使学生掌握电化学降解技术在环境污染物去除方法的实验设计与条件优化，培养本科生的创新实践能力，本文设计了电化学降解氯酚模拟废水的教学综合实验。

选取2,4-二氯酚（2,4-DCP）为模式化合物，采用钛板作为阳极的电化学装置降解其模拟废水。

系统考察了极板间距、外加电流、支持电解质浓度、2,4-DCP溶液初始浓度、pH值、电解时间等因素对电化学降解2,4-DCP的影响，并对2,4-DCP 的降解动力学及降解机理进行了初步研究。

材料：2,4-DCP购自河北百灵威超精细材料有限公司，4-氨基安替比林和铁氰化钾购自萨恩化学技术（上海）有限公司，浓氨水、无水硫酸钠、氢氧化钠及盐酸购自国药集团化学试剂有限公司。

实验中所用试剂均为分析纯及以上等级。

仪器：台式紫外可见分光光度计（哈希，DR500），电化学降解装置由直流稳流稳压电源、电解槽和极板构成，直流稳流稳压电源（KRP-3005D）购于深圳市兆信电子仪器设备有限公司，电解槽由聚四氟乙烯材料加工而成，极板阳极为钛板，阴极为不锈钢板，阴阳极左右对置，极板尺寸为120 mm × 80 mm × 2 mm。

离子交换膜

离子交换膜离子交换膜是一种广泛应用于化学、生物、环境工程等多个领域的重要分离材料。

它以其独特的选择性吸附和交换离子的能力而受到广泛关注和应用。

本文将就离子交换膜的基本概念、制备方法、应用领域以及发展趋势等方面进行介绍。

离子交换膜是一种含有具有特定交换基团的聚合物膜。

交换基团的选择决定了离子交换膜的具体性能。

例如，强酸性交换基团的离子交换膜具有很好的酸性阻隔性能，适用于酸性溶液的浓缩和分离；而强碱性交换基团的离子交换膜则适用于碱性溶液的处理和离子分离。

同时，离子交换膜还可以根据需要进行功能化修饰，以提高其性能和适用范围。

制备离子交换膜的方法主要包括模板法、浸渍法、界面聚合法等。

模板法是最早应用的一种方法，通过将交换基团引入模板分子中，然后再将模板与聚合物混合后膜化，最后将模板分子去除，得到带有交换基团的离子交换膜。

浸渍法则是先将聚合物膜制备好，然后再通过浸渍的方式引入交换基团。

界面聚合法则是将两种聚合物溶液分别涂布在两个介质界面上，形成双层膜结构，再通过交联反应将两种聚合物连接起来。

离子交换膜在化学工业中的应用非常广泛。

其中，最为典型的例子是电解池中的离子交换膜，用于对阳离子和阴离子进行选择性阻隔，实现电解池中阳离子和阴离子的分离。

此外，离子交换膜还可以应用于电力工业、电子行业、制药工业等多个领域，如电池分离膜、纯水制备膜、药品分离膜等。

在环境工程领域，离子交换膜可以用于水处理、废水处理、气体分离等方面。

随着科技的进步和人们对环境保护的要求越来越高，离子交换膜也在不断发展和创新。

一方面，人们对离子交换膜的选择性、稳定性和使用寿命提出了更高的要求，迫使科研人员不断改进和优化离子交换膜的制备方法。

另一方面，人们还在探索新的交换基团和新的聚合物材料，以提高离子交换膜的性能和适用范围。

此外，离子交换膜与其他技术的结合也成为研究的热点，如离子交换膜与纳米材料的复合、离子交换膜与光催化技术的结合等。

总的来说，离子交换膜作为一种重要的分离材料，具有广泛的应用前景和发展潜力。

铜、铬、铅和砷对自然水体生物膜吸附五氯酚的影响

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２０１５Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
铜、铬、铅和砷对自然水体生物膜吸附五氯酚的影响
朱时佳花修艺郭志勇张利文董德明李录峰孙宁
（地下水资源与环境教育部重点实验室，水资源与水环境吉林省重点实验室，吉林大学环境与资源学院，长春１３００１２）
中图法分类号０６４７．３２
Ｘ１３２；
文献标志码
Ａ
重金属和持久性有机污染物作为持久性有毒物质受到人们的广泛关注。两类污染物在自然水体中
作用机制仍不清楚。因此，本文选取五氯酚（ＰＣＰ）为可离子化有机污染物的代表— — ＰｃＰ及其钠盐作
市段。将附着生物膜的近岸浅层岩石从水中取出，将表层生物膜（厚度＜５１ＴＩｍ）刮人盛有微量矿物盐溶液的容器内并迅速转移至实验室 ¨ 。取一定量
充分搅拌均匀的生物膜悬浊液，经冷冻干燥后，称量
干重，建立生物膜悬浊液体积与其干重的关系曲线，并以其干重对实验结果进行分析比较。
１．２吸附实验
目前，关于共存重金属对自然水体生物膜吸附
持久性有机污染物的影响尚未得到广泛研究，相关
２０１５年２月１日收到国家自然科学基金（２１２７７０５６，２１３０７０４１）和国家“ 水污染控制与治理科技重大专项 ”

04 五氯酚的污染现状及其转化研究进展_王旭刚

第8期五氯酚的污染现状及其转化研究进展王旭刚，孙丽蓉（河南科技大学农学院，河南洛阳471003）摘要：20世纪80年代起五氯酚已被禁止生产和使用，但由其引起的环境问题仍然存在。

在介绍了五氯酚的污染现状的基础上，综述了五氯酚降解方面的研究进展，吸附是可逆的，但吸附的富集浓缩作用是一种有效的前处理手段。

化学氧化措施对五氯酚的去除效果较好，反应速度较快，但处理成本较高，且容易形成强致癌污染物。

生物措施处理成本低，降解产物安全，但去除效果相对较差。

还原脱氯比较适合污染的原位治理，且处理成本较低。

土壤粘粒及铁氧化物界面五氯酚的还原转化研究使利用土壤特性处理五氯酚污染土壤及污染土壤的原位修复成为可能。

五氯酚污染处理方法互有长短，不同处理方法的联合应用方面的研究值得关注。

关键词：五氯酚；吸附；生物转化；氧化转化；还原转化中图分类号：X131.3文献标志码：A文章编号：1003-6504(2009)08-0093-08Pentachlorophenol Pollution ：Status Quo and Studies on ItsDegradation and FateWANG Xu-gang ，SUN Li-rong（College of Agriculture ，Henan University of Science and Technology ，Luoyang 471003，China ）Abstract ：Production and use of pentachlorophenol （PCP ）have been prohibited ever since 1980s ，but its environmental problem still exists.This paper describes the present situation of pollution caused by PCP residues in the environment and summarizes the research progress in its degradation and fate based on the literature review.Technologies of treating PCP with physical sorption ，chemical oxidation and biological degradation are compared regarding the cost/effectiveness and degradation products related to their toxicity.Key words ：pentachlorophenol （PCP ）；adsorption ；biotic transformation ；oxidation ；reduction从20世纪30年代以来，五氯酚及其钠盐被用作杀菌剂、除草剂、杀虫剂和木材防腐剂在全球范围内广泛使用。

电极材料对含酚废水处理效果的影响

Ｋｅｒｓｙｗｏｄ
ｐｅｏｓｅｔｒｌｃｒｄｔｒ１ｌｃｒｃｅｃ１ｘｄｔｏｈｎ１ｗａｔｗａｅ，ｅｅｔｏｅｍａｅｉ，ｅｅｔｏｈｍｉａｉａｉｎ，ｄｇａａｉｎｒｔａｏｅｒｄｔａｉｏｏ
０引言
ｔｅＥｘｌｉｔｎｏｏｔｗｅｔＲｅｏｒｅｎｎｉｏｍｅｔｌＤｉａｔｒＣｎｒｌｇｎｅｉｇｏｉｉｔｙｈｐｏｔｉｆＳｕｈｓｓｕｃｓａｄＥｖｒｎｎａｓｓｅａｏｏｔｏＥｎｉｅｒｆＭｎｓｒｎ
ｏｄｃｔｏｆＥｕａｉｎ，Ｃｈｎｑｎｉｅｓｔ，Ｃｈｎｑｎ００４ｏｇｉｇＵｎｖｒｉｙｏｇｉｇ４０４）
Ａｂｓｒｃｔａｔ
Ｉｓｄｆｉｕｔｔｒａｈｎｌｏｔｉｉｇｗａｔｗａｅｙｍｅｎｆｅｅａｅｒｄｔｎｔｉｉｆｌｏｔｅｔｐｅｏ— ｎａｎｎｓｅｔｒｂａｓｏｎｒ１ｇａａｉ．Ｅｌｃｒｃｅ — ｃｃｇｄｏｅｔｏｈｍｉ
应选择高过电位、性能稳定、活性高、成本低的电极材料。
关键词含酚废水电极材料电化学氧化降解率中图分类号：６６５０４．４
ＥｆｅｔｏｅｔｏｅＭａｅｉｌｏｅｏａｔｗａｅｅｔｅｓｌｆｌｃｆＥｌｃｒｄｔｒａｎＰｈｎｌＷｓｅｔｒＴｒａｍｎｔＲｅｕｔ
ｃｌｅｈｏｏｙｉｉｈｅｉｉｎ，ｓｅｄｎｅｅｔｅｗａ．Ｍｏｅｖｒｈｔｏｏｓｎｔｃｕｅｒ－ｏｌｔｎＴｈａｃｎｌｇａｈｇ－ｆｃｅｔｐｅｙａｄｓｌｃｉｙｔｓｖｒｏｅ，ｔｅｍｅｈｄｄｅｏａｓｅｐｌｉ．ｕｏｅｍｅｈｎｓｏｈｓａｐｏｃｓｔａｒｅｒｄｃｌｐｏｕｅｙｅｅｔｏｙｉｈｓｅｔｒｓｌｔｎｏｉｉｅｐｅｏｓｔｃａｉｍｆｔｉｐｒａｈｉｈｔｆｅａｉａｓｒｄｃｄｂｌｃｒｌｓｓｉｔｅｗａｔｗａｅｏｕｉｘｄｚｈｎｌ．ＩｎｏｉｓｇｅｔｄｔａｌｃｒｄｓａｅａｋｙｓｃｉｎＴｈｅｒｄｔｎｒｔｅｅｄｎｔｅｅｐｒｓＴｈｆｅｔｏｉｅｅｔｅｓｕｇｓｅｈｔｅｅｔｏｅｒｅｅｔ．ｏｅｄｇａａｉａｉｄｐｎｓｏｈｓａｔ．ｏｏｅｅｆｃｆｆｒｎ一ｄｆ１ｃｒｄｓｏｅｒｄｔｏａｉｅｉｗｅｈｓａｔｌ．Ｉｏｃｕｅｈｔｔｅｓａｉｔｎｉｈｏｅ－ｏｅｔ１ｆｅｅ — ｅｔｏｅｎｄｇａａｉｎｒｔｉｒｖｅｄｉｔｉｒｉｅｔｉｃｎｌｄｄｔａｈｔｂｌｙａｄｈｇｖｒｐｔｎｉｌｃｏｓｎｃｓｉａｏｔｏｅｅｉｅｉｈａｔｉｎｗｏｔｒｏｓｄｒｄｄｒｎｈｉｐｓｌｐｏｅｓｏｈｎｌｏｔｉｉｇｗａｔｗａｅ．ｒｄ，ｂｓｄｓｈｇｃｉｔａｄｌｖｙｏｃｓ，ａｅｃｎｉｅｅｕｉｇｔｅｄｓｏａｒｃｓｆｅｏ — ｎａｎｎｓｅｔｒｐｃ

离子交换膜及其应用

离子交换膜及其应用离子交换膜是一种特殊的膜材料，具有良好的离子选择性和离子交换能力。

它可以将水中的离子进行选择性地吸附和释放，从而实现溶液的分离、浓缩和纯化。

离子交换膜在许多领域有广泛的应用，包括水处理、化工、能源、生物医药等。

离子交换膜的结构与性能离子交换膜通常由聚合物材料制成，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）等。

这些聚合物材料具有良好的化学稳定性和机械强度，能够承受较高的操作压力和温度。

离子交换膜具有一定的孔隙结构，可以使溶液中的离子通过膜孔进入膜内。

同时，离子交换膜具有离子选择性，可以选择性地吸附或排除特定类型的离子。

这种选择性是由离子交换膜上的功能基团决定的，如酸基团、碱基团、氨基等。

不同的功能基团可以使离子交换膜具有不同的离子选择性。

离子交换膜的应用1. 水处理领域：离子交换膜广泛应用于水处理领域，用于去除水中的杂质离子，如重金属离子、硝酸盐、氯离子等。

离子交换膜可以有效地净化水质，提高水的纯度和适用性。

2. 化工领域：离子交换膜在化工过程中用于分离和纯化溶液中的离子。

例如，离子交换膜可以用于酸碱分离、盐类分离、有机物提取等过程。

它可以提高产品的纯度和质量，降低生产成本。

3. 能源领域：离子交换膜在能源领域有着重要的应用。

例如，离子交换膜可以用于燃料电池中的离子传输，提高燃料电池的效率和稳定性。

此外，离子交换膜还可以用于电解水制氢、电解盐水制氯等过程。

4. 生物医药领域：离子交换膜在生物医药领域有着广泛的应用。

例如，离子交换膜可以用于药物分离和纯化、蛋白质分离和纯化等过程。

它可以提高药物和生物制品的纯度和效果。

离子交换膜的发展趋势随着科学技术的不断进步，离子交换膜的发展也呈现出一些新的趋势。

1. 高选择性：研究人员正在努力开发具有更高选择性的离子交换膜，以满足不同领域的需求。

例如，针对特定离子的选择性更高的离子交换膜可以提高分离效率和产品质量。

2. 高通量：高通量是离子交换膜的另一个重要性能指标。

生物膜电极法降解水中2-萘酚的影响因素

１实验部分
１．１试剂与仪器
２萘酚，天津市光复精细化工研究所；硫酸镁、硫酸锰、磷酸氢二钾和磷酸二氢钾，天津市大茂化学试剂厂；硫酸铵，天津市盛淼精细化工有限公司；琼脂粉，西安国安生物科技有限公司．所用试剂均为分析纯．分光光度计（Ｔ６新悦型，北京谱析通用仪器有限责任公司）；恒温摇床培养箱（ＨＺＳ－Ｈ，哈尔滨市东联电子技术开发有限公司）；电热蒸汽压力消毒器（ＨＶ一８５，浙江新丰医疗器械有限公司）；超净工作
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高等学校化学学报
Ｖｏ１．３８
性污泥为菌源，提取并驯化有效菌株．首先对实验中所用的玻璃仪器及溶液进行高压灭菌处理，实验操作在超净工作台内完成．将活性污泥稀释，经多次分离、筛选、驯化后得到优势降解菌株，将菌浊液置于冰箱保存，用前活化处理．将生物膜电极的基体材料在３０％（体积分数）盐酸溶液中浸泡２４ｈ，至钛电极表面呈现灰白多孔的状态且碳毡表层无明显杂质存在，以充分去除电极表面的污垢和氧化层．用铜丝固定电极，并用强力
Ｖｏ１．３８
２０１７年５月
高等学校化学学报
ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ

生物膜电极法降解氯苯、二氯苯的研究

关键词生物膜电极氯苯
二氯苯降解途径中问产物
Ｄｅｒｄｔｏｆｃｏｏｅｚｎｓａｄｄｉｈｌｒｂｎｅｅｙｂｏｉｍ ‘ ｌｃｒｄＸＵＬｕｓｅ，Ｕｅｙｏ，ｇａａｉｎｏｈｌｒｂｎｅｅｎｃｏｏｅｚｎｓｂｉｆｌｅｅｔｏｅｈｎｇＷＷｉｎｇＬＵＤｏｇ，ＥｎＧ
ｃｌｒｂｎｅｅｈｏｏｅｚｎ．Ｔｈｓｐｃｒｍｅｒｓａｐｉｄｆｒｄｔｃｉｇｔｅｉｔｒｄａｅｐｏｕｔｆｃｌｒｂｎｅｅａｄｄ — ｅｍａｓｓｅｔｏｔｙｗａｐｌｏｅｅｔｈｎｅｍｅｉｔｒｄｃｓｏｈｏｏｅｚｎｎｉｅｎｃｌｒｂｎｅｅｉｉｆｌｅｅｔｏｅｓｓｅｈｏｏｅｚｎｂｏｉｎｍ— ｌｃｒｄｙｔｍ．Ｂａｔｏｉｈ，ｔｅｄｇａａｉｎｐｔｗａｓａａｙｅ．ＲｅｅｒｈｖｒｆｄｓｎｗｈｃｈｅｒｄｔａｈｙｗａｎｌｚｄｏｓａｃｅｉｅｉｔａｈｅｒｄｔｏａｅｏｈｓｅｒｃｏｙｏｇｎｃｓｓｇｉｃｎｌａｔｒｔａｏｖｎｉｎｌｂｏｅｒｄｔｎＴｈｈｔｔｅｄｇａａｉｎｒｔｆｔｅｅｒｆａｔｒｒａｉｓｗａｉｎｆａｔｆｓｅｈｎｃｎｅｔａｉｄｇａａｉ．ｉｙｏｏｅ
摘要研究证实，氯苯和二氯苯在生物膜电极下降解速率显著快于常规方法。质谱分析可知，氯苯的中向产物存在苯酚、乙

离子交换膜在生物化学分析中的应用

离子交换膜在生物化学分析中的应用离子交换膜是一种具有离子选择性的薄膜，在生物化学分析中具有重要的应用。

离子交换膜可以吸附、分离和重组离子，因此能够对生物样品中的离子进行选择性地分离和提取，从而满足生物化学分析的需要。

本文将从离子交换膜在生物化学分析中应用的原理、优点和应用实例三个方面，探讨它的重要性和价值。

一、离子交换膜的原理离子交换膜利用对离子的选择性吸附作用，将样品中的离子与其它离子分离开来。

离子交换膜具有两类基团：酸基团和碱基团。

酸基团对阳离子具有吸附作用，碱基团则对阴离子具有吸附作用。

这些离子在通过离子交换膜时，会因为与基团的反应而与其它离子分离开来。

因此，离子交换膜可以对离子进行分离。

二、离子交换膜的优点离子交换膜分离和提取离子的优点主要有以下几点。

1. 选择性强。

离子交换膜可以选择性地吸附、分离和重组离子。

这种选择性使得离子交换膜可以分离出样品中的某一种离子或一类离子，便于后续的分析。

2. 操作简单。

离子交换膜具有简单的操作，一般只需要将离子交换膜与样品接触一段时间，即可通过离子交换膜吸附、分离和重组离子。

3. 成本低。

离子交换膜具有低成本的优点。

因为离子交换膜是一种基于化学吸附原理的膜材料，并不需要使用到复杂的设备和昂贵的试剂。

三、离子交换膜在生物化学分析中的应用实例离子交换膜在生物化学分析中的应用非常广泛。

下面我们将重点介绍它在多肽和蛋白分析、大分子DNA提取、药物分析和环境污染分析等方面的应用。

1. 多肽和蛋白分析离子交换膜被广泛用于多肽和蛋白分析中。

多肽和蛋白分子带有电荷性质，因此可以利用离子交换膜对多肽和蛋白分子进行分离和富集。

例如，可以利用离子交换膜分离和富集多肽和蛋白分子中的磷酸盐。

2. 大分子DNA提取离子交换膜也广泛应用于大分子DNA的提取。

大分子DNA通常不容易从生物样品中提取出来，因此需要采用离子交换膜来将其分离和提取出来。

例如，可以利用离子交换膜从植物细胞壁中提取出大分子DNA。

膜法分离与生物降解技术联用处理有机废水

膜法分离与生物降解技术联用处理有机废水近年来，环保意识逐渐提升，大量有机废水的处理问题越来越受到人们的关注。

对于有机废水的处理，一般采取的方法包括生物降解和膜法分离。

生物降解是指通过微生物的代谢作用将有机物降解为无机物的过程。

而膜法分离则是利用半透膜、反渗透膜等技术，将废水中的有机物和无机物分离开来。

然而，两种处理方法都有各自的缺陷。

生物降解存在运行时间长、对污染物的适应性差，以及处理效果难以预测等问题。

而膜法分离则存在工艺复杂、易污染的问题。

因此，综合利用两种方法进行有机废水处理，既能发挥两者优点，又能弥补缺陷，提高处理效率，是当前研究的热点之一。

一、膜法分离技术的原理及优缺点膜法分离技术是指利用半透膜或者超滤技术，将废水中的溶质和溶剂分离开来的过程。

膜法分离技术具有操作简单、污染物去除效率高、能耗低等优点。

现代化的分离膜技术已经广泛应用于废水处理、海水淡化、医药和食品行业等领域。

膜的专利技术和产业化技术的发展，为生活和环保提供了技术支持与解决方案。

但是，膜法分离技术也存在缺陷。

首先，以反渗透膜为例，这种膜技术通透性极好，可以过滤掉绝大多数物质，但其花费非常高。

其次，由于半透膜细孔和孔隙的大小限制，过高浓度和过大颗粒的污染物容易堵塞膜孔，压力增大或通量减小。

最后，膜污染问题仍然存在，特别是在非常坏的污染环境中，经常被小污染物分子码的om堵塞，导致膜性能脱落。

二、生物降解技术的原理及优缺点生物降解技术是利用微生物的代谢反应将有机废物降解为无害物质的过程。

生物降解技术的优点是处理设备简单，能逆转污染，从而有效降低废水处理费用。

但是，生物降解技术只对生物可降解的废物有很好的效果。

一些不容易降解的有害化合物难以被完全分解，因此生物降解技术不能作为独立的废水处理方法。

此外，生物降解技术也存在操作复杂、处理时间长等问题。

尤其是在工业废水处理、高浓度废水处理等方面尚有待开发和完善。

三、膜法分离技术与生物降解技术的结合膜法分离技术和生物降解技术之间存在互补性，两种技术联用操作可以充分发挥各自的优点，弥补缺陷，提高有机废水处理效果。

微生物燃料电池阴阳两级分步降解对氯酚效果

第11卷㊀第6期环境工程学报Vol.11,No.62017年6月Chinese Journal of Environmental Engineering Jun .2017收稿日期:2016-03-09;录用日期:2016-04-27第一作者:于荆(1992 ),男,硕士研究生,研究方向:利用MFC 处理有机污染物质㊂E-mail:284424130@∗通信作者微生物燃料电池阴阳两级分步降解对氯酚效果于荆∗,黄力群,刘承鸿,佟海龙,何燕湘潭大学化工学院重金属污染控制湖南省高校重点实验室,湘潭411105摘㊀要㊀构建一种微生物燃料电池(MFC),首先将对氯酚在阴极室降解为苯酚,随后将阴极处理液在阳极室降解㊂研究了对氯酚废水经过阴阳双室分步处理后的去除效果和该MFC 的产电性能,结果表明,在外电阻1000Ω时,阴极脱氯阶段最大输出电压为216mV,产电周期为132h;阳极降解阶段最大输出电压为277mV,产电周期为48h,对氯酚的总去除率为96.2%㊂实验结果表明该MFC 能较好处理对氯酚废水,且与传统的生化处理技术相比,有较大的优势㊂关键词㊀微生物燃料电池;对氯酚;处理效率;阴极脱氯中图分类号㊀X703㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀1673-9108(2017)06-3507-4㊀㊀DOI ㊀10.12030/j.cjee.201603091Degradation of parachlorophenol in sequential cathode-anode system in microbial fuel cellYU Jing ∗,HUANG Liqun,LIU Chenghong,TONG Hailong,HE YanHunan Provincial University Key Laboratory of Heavy Metal Pollution Control,School of Chemical Technology,Xiangtan University,Xiangtan 411105,China Abstract ㊀A dual-chamber microbial fuel cell (MFC)was constructed,in which parachlorophenol was degraded into phenol in the cathode chamber at first,and the catholyte was mineralized further in the anode chamber.We studied the electricity production performance of this MFC and its treatment effect on parachlorophenol using se-quential cathode-anode apparatuses.The results showed that when the external resistance was 1000Ω,the de-chlorination efficiency of parachlorophenol achieved 96.2%with maximum voltage generation of 216mV in the cathode dechlorination stage for 132h and maximum voltage generation of 277mV in the anode degradation phase for 48h.The results demonstrate that,compared with the traditional biodegradable apparatus,this MFC can handle parachlorophenol wastewater better and has greater advantages.Key words ㊀microbial fuel cell;parachlorophenol;treatment effeciency;dechlorination in the cathode㊀㊀MFC 能够利用可被微生物降解的有机物为燃料,在产生电能的同时,对污染物进行降解,具有节约能源㊁环境友好等优势[1-3]㊂MFC 阴极通常采用氧气或铁氰化钾等氧化剂,但理论上任何具有接受电子和质子能力的物质均能成为阴极氧化剂[4-6],那么即可实现MFC 在电能产出的同时阴阳两级均可处理一些难降解污染物[7]㊂对氯酚作为合成杀虫剂㊁杀菌剂和除草剂等重要的中间体,被人类广泛的应用,但氯酚具有致癌性,对自然水体有强烈污染且常规生化手段难以降解[8],因此常规MFC 处理对氯酚将存在处理时间长㊁处理效率低㊁产电量小等缺点㊂基于上述事实,本文研究了将对氯苯酚废液先加入MFC 阴极脱氯后转移至阳极降解,考察了同一MFC 中对氯酚先后经阴阳两级分步降解处理效果及此MFC 产电性能㊂环境工程学报第11卷1㊀材料与方法1.1㊀MFC的构造图1㊀实验装置示意图Fig.1㊀Schematic diagram of experimental facility㊀MFC 装置如图一所示㊂阴阳两级由两个容积相同的有机玻璃支撑的方形反应器组成,阴阳两室之间由质子交换膜隔开,两反应器容积均为8cm ˑ8cm ˑ8cm㊂阳极电极为碳毡(2cm ˑ3cm ˑ5mm),阴极电极为载铂碳纸(2cm ˑ3cm ),外接1000Ω电阻㊂外电路通过钛丝导线与电极连接㊂MFC 的输出电压每30s 采集一次,由数据采集卡(MPS010602,北京启创莫非电子)连接到PC㊂MFC 阳极室内接种厌氧污泥100mL 以及微生物生存必须微量元素[9]㊂运行前阳极室通入N 2进行曝气20min 达到无氧状态,反应器放在恒温箱内,温度恒定为(35ʃ0.5)ħ㊂1.2㊀实验内容及方法阴极脱氯处理液成分的测定:阳极采用乙酸钠为惟一电子供体,100mg㊃L -1对氯酚溶液为阴极溶液,进行对氯酚阴极脱氯处理,处理完成后,测定阴极液成分,按相同比例浓度配制模拟阴极脱氯处理液:68.1mg㊃L -1苯酚㊁7.6mg㊃L -1对氯酚㊂本MFC 降解对氯酚过程分为阴极脱氯阶段和阳极降解阶段,阴极脱氯阶段:将100mg㊃L -1的对氯酚溶液加入阴极室,并将1000mg㊃L -1乙酸钠㊁模拟阴极脱氯处理液以及微量元素:MgCl 2(50mg㊃L -1)㊁FeCl 2(12mg ㊃L -1)㊁CaCl 2(10mg ㊃L -1)㊁NH 4Cl (100mg ㊃L -1)㊁MnSO 4(12mg ㊃L -1)㊁Na 2HPO 4(400mg㊃L -1)和K 2HPO 4(100mg㊃L -1)等[9]加入阳极,启动电池㊂待电池电压低于10mV 脱氯阶段完成,开始阳极降解阶段:将阴极处理液加入等量微量元素,并加入乙酸钠至1000mg㊃L -1后转移至阳极室,此时阴极采用空气阴极,继续运行电池,待电池电压低于10mV 检测阳极处理液对氯酚去除效果㊂同时设立对照组:Ⅰ:将100mg ㊃L -1对氯酚和1000mg ㊃L -1乙酸钠作为阳极混合燃料㊂Ⅱ:将100mg㊃L -1对氯酚直接作为阳极燃料㊂2组阴极均为空气阴极,启动并运行电池㊂待各MFC 运行至电压低于10mV 后,分别检测2组对氯酚去除效果㊂Ⅲ:将与对照组Ⅰ阳极室内相同物质加入有经驯化后污泥的厌氧反应器中,定期测量反应器内剩余对氯酚浓度,采用传统厌氧生物处理技术处理对氯酚㊂1.3㊀分析方法MFC 电压值由数据采集卡直接记录并储存于PC,采用硝酸银滴定法测定氯离子浓度,对氯酚以及苯酚浓度使用高效液相色谱仪分析测定㊂2㊀结果与讨论图2㊀MFC 启动阶段电压曲线Fig.2㊀Start-up phrase voltage curve of MFC ㊀2.1㊀MFC 产电性能分析如图2所示,在MFC 启动阶段,电压下降时更新两极电极液,随着运行时间加长,实验组㊁对照组Ⅰ和对照组Ⅱ3组MFC 产电均逐步上升,并分别于466㊁402和218h 时稳定于216㊁156和36mV,说明MFC 启动成功㊂电池稳定运行3个周期后,实验组㊁对照组Ⅰ和对照组Ⅱ3组MFC 运行期间电压变化如图3所示㊂根据该电压曲线,实验组阴极脱氯阶段电压在10h 时达到并稳定于(215ʃ5)mV,阳极降解阶段电8053第6期于荆等:微生物燃料电池阴阳两级分步降解对氯酚效果图3㊀MFC 中电压曲线Fig.3㊀Voltage curve of MFC ㊀压于8h 时达到并稳定于(277ʃ5)mV,阳极降解阶段电压高于阴极脱氯阶段,可能是因为空气阴极理论产电量大于对氯酚作为阴极氧化剂导致的㊂对照组Ⅰ最大电压为156mV,对照组Ⅱ电池的最大电压仅36mV,远小于对照组Ⅰ电压,这可能是当对氯酚作为唯一电子供体时,因对氯酚有剧毒,抑制了阳极微生物代谢,从而难以被微生物直接利用,输出电压较低;而电子供体中有乙酸钠存在时,由于共代谢作用的存在,底物更容易被微生物利用从而产生电流,因此电压值会比较高㊂实验组阴极脱氯㊁阳极降解阶段电压均高于对照组,这可能是由于实验组阳极污染物主要是苯酚,对氯酚的浓度很低,苯酚对微生物抑制作用低于对氯酚,在与乙酸钠一起共代谢作用下,更易被微生物利用降解,输出更高的电压㊂2.2㊀MFC 中对氯酚去除效果分析实验组MFC 阴极脱氯阶段阴极室内各个物质变化与阳极降解阶段阳极室内各个物质变化曲线如图4所示㊂图4㊀实验组物质浓度曲线Fig.4㊀Material concentration curve of experimental group㊀由图4(a)可知,阴极脱氯阶段在132h 时对氯酚去除率达到了93.4%,同时生成的氯离子浓度为25.7mg㊃L -1㊁苯酚浓度为68.1mg㊃L -1,经计算,几乎所有被降解的对氯酚均被脱氯还原成苯酚,不存在其他产物,这可能是因为在有外电流的情况下,对氯酚主要分解步骤为得电子被降解为苯酚和氯离子㊂由图4(b)可知,阳极降解阶段经过46h 运行降解,阳极苯酚浓度降为0.2mg㊃L -1,对氯酚浓度降为3.8mg㊃L -1,阳极降解主要是降解处理苯酚,但苯酚降解速率以及电压输出较陈柳柳等[10]的结果而言,有较大的差距,这可能是因为本实验装置为有质子交换膜的双室微生物燃料电池,内阻大于其采用的单室反应器,且底物中含有的少量对氯酚抑制了微生物活性,从而影响了处理速率以及电压输出㊂至此,阴极脱氯㊁阳极降解两阶段基本完成,对氯酚总去除率为96.2%,且基本无其他污染物产生㊂对照组Ⅰ㊁对照组Ⅱ阳极室及对照组Ⅲ反应器内对氯酚浓度随着时间曲线变化如图5所示㊂由图5可知,对照组Ⅰ的阳极溶液在76h 时对氯酚去除率为60.4%;对照组Ⅱ的阳极溶液在148h 时对氯酚去除率仅为37.4%,耗时远远长于对照组Ⅰ,处理效果也不如对照组Ⅰ㊂存在这种差异的原因可能是由于底物中作为共同燃料的乙酸钠容易被微生物利用产生电子输送至外电路,而对氯酚的厌氧降解主要是以得电子还原为苯酚为主,只有少量对氯酚是直接被微生物氧化利用降解,而乙酸钠降解反应产生的电子将有利于对氯酚的脱氯降解为苯酚的反应,加大了对氯酚的去除率以及去除速率[11-13]㊂对照组9053环境工程学报第11卷图5㊀对照组对氯酚浓度曲线Fig.5㊀Parachlorophenol concentration curve of control group ㊀Ⅲ的对氯酚去除率于76h 时为54.5%,较相同时间对照组Ⅰ低5.9%,可能是因为在闭合回路的情况下,存在的外电流会刺激阳极产电微生物利用降解对氯酚;而对氯酚去除率在112h 时为58.4%,降解速率逐步下降,这可能是对氯酚有剧毒,微生物降解对氯酚的同时更容易利用降解乙酸钠,随着运行时间加长,溶液中乙酸钠逐步被分解殆尽,对氯酚相对浓度逐渐增加,抑制了微生物活性[14-15]㊂实验组对氯酚的总去除率为96.2%,效果远高于对照组,这可能是因为实验组先经过阴极脱氯阶段将对氯酚降解为更容易被微生物利用的苯酚,再进行阳极降解处理,在同一MFC 中将对氯酚进行分步降解处理,提高了处理效果㊂3　结论1)MFC 能直接以对氯酚为唯一电子供体运行产电,在外电阻为1000Ω时,运行周期为148h,最大输出电压为36mV,对氯酚去除效率为37.4%㊂2)MFC 以对氯酚及乙酸钠为共同燃料运行时,在外电阻为1000Ω时,运行周期为76h,最大输出电压为156mV,对氯酚去除率为60.4%,底物中乙酸钠的存在有利于MFC 产电及对氯酚的去除㊂3)在外电阻为1000Ω时,对氯酚经过阴极脱氯㊁阳极降解两个阶段分布处理后,去除率达96.2%㊂阴极脱氯阶段最大输出电压为216mV,产电周期为132h,溶液中的对氯酚93.4%被脱氯降解为苯酚;阳极降解阶段最大电压为277mV,产电周期为48h,苯酚浓度被降为0.2mg ㊃L -1,对氯酚浓度被降为3.8mg㊃L -1㊂此方案只需将阴极处理液定期转移至阳极,具有处理效果好,基本没有其他污染物产生,无需其它能外界能量输入等优点,较传统对氯酚处理方法有一定优势㊂参考文献[1]尹航,胡翔.不同阳极微生物燃料电池产电性能的比较[J].环境工程学报,2013,7(2):608-612[2]王维大,李浩然,冯雅丽,等.微生物燃料电池的研究应用进展[J].化工进展,2014,33(5):1067-1076[3]黎嘉怡,骆海萍,袁也,等.不同阴极对微生物燃料电池产电性能的影响比较[J].环境工程学报,2014,8(8):3143-3148[4]王刚,黄丽萍,张翼峰,等.微生物燃料电池中生物阴极的研究与应用现状[J].环境科学与技术,2008,31(12):101-103[5]CHENG S A,LOGAN B E.Increased performance of single-chamber microbial fuel cells using an improved cathode structure [J].Electrochemistry Communications,2006,8(3):489-494[6]OH S E,MIN B,LOGAN B E,et al.Cathode Performance as a factor in electricity generationg in microbial fuel cells[J].Envi-ronmental Science &Technology,2004,38(18):4900-4904[7]陈少华,汪家权,夏雪兰,等.双室微生物燃料电池同时去除废水中的苯酚和硝酸盐[J].环境工程学报,2012,6(3):891-895[8]WANG J L,QIAN Y,et al.Microbial degradation of 4-chlorophenol by microorganisms entrapped in carrageenan chitosan gels [J].Chemosphere,1999,38:3109-3114[9]LOVLEY D R,PHILIPS E J P.Novel mode of microbial energy metabolism:Organic carbon oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron or manganese[J].Applied and Environmental Microbiology,1988,54(6):1472-1480[10]陈柳柳,徐源,杨倩,等.微生物燃料电池对苯酚的降解及其产电性能[J].化工环保,2015,35(1):1-5[11]HUANG Liping,SUN Yuliang,LIU Yaxuan,et al.Mineralization of 4-chlorophenol and analysis of bacterial community in mi-crobial fuel cells[J].Procedia Environmental Sciences,2013,18:354-359[12]FENG Chuhua,HUANG Liqiao,YU X,et al.Simultaneous phenol removal,nitrification and denitrification using microbial fuel cell technology[J].Water Research,2015,76:160-170[13]范平,宋天顺,覃彪,等.不同驯化方式对以苯酚为基质的微生物燃料电池产电性能影响[J].环境工程学报,2012,6(11):3865-3872[14]HUANG Liping,WANG Qiang,XIE Quan,et al.Bioanodes /biocathodes formed at optimal potentials enhance subsequent pen-tachlorophenol degradation and power generation from microbial fuel cells[J].Bioelectrochemistry,2013,94:13-22[15]HUANG Liping,GAN Linlin,ZHAO Qingliang,et al.Degradation of pentachlorophenol with the presence of fermentable and non-fermentable co-substrates in a microbial fuel cells[J].Bioresource Technology,2011,102(19):8762-87680153。

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离子交换膜对采用生物膜电极法降解五氯酚的影响
张雪娜，钟新文，刘呜禹，李辰，林海波，
（１．吉林警察学院刑事科学技术工程研究中心，长春１３０１１７；２．吉林大学化学学院，长春１３００１２）摘要以五氯酚（ＰＣＰ）为目标污染物，在隔膜式电解槽中研究了不同离子交换膜对采用生物膜电极法处理
Ｖｏ１．３４
２０１３年１２月
高等学校化学学报
ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ
Ｎｏ．１２
２８４１～２８４４
ｄｏｉ：１０．７５０３／ｃｊｃｕ２０１３０４２１
１实验部分
１．１试剂
（ＮＨ４）２ＳＯ，ＮＨＮＯ，Ｃａ（ＮＯ３）：，ＦｅＳＯ・７ＨＯ，ＫＨ：ＰＯ，Ｋ：ＨＰＯ和五氯酚均为分析纯（北京化
工厂），所有溶液均用超纯水（电阻率１８．２５ＭＱ・ｏｍ）配制．
关键词生物膜电极；五氯酚；化学需氧量；离子交换膜；废水处理
０６４６文献标志码Ａ中图分类号
五氯酚（ＰＣＰ）是一种应用广泛、有毒的难降解有机物，主要用于木材防腐剂、除草剂、杀真菌剂、
杀虫剂、黏合剂、油漆和建筑材料的生产，在纺织、制革、造纸和油井开采中也有应用卫］．五氯酚比较稳定，易富集于沉积物中，在动植物体内的富集率高，对水生生物特别是鱼蚌类毒性较大，是典型的致畸、致癌、致突变的“ 三致” 污染物，也是世界上公认的污染物质，属于持久性有机污染物，为当今环境治理的主要研究对象之一＿３Ｊ．在传统的五氯酚处理方式中，用任何单一的处理方式都存在着一定的缺点，目前关于五氯酚降解方法的研究主要倾向于多种处理方法的组合．生物膜电极法是结合生物膜法和电化学法的优点发展起来的一种新的水处理方法，该法采用固定化技术将微生物固定在电极
表面上，形成一层生物膜，然后在低压直流电的作用下使有机污染物在生物和电化学的双重作用下得到降解，因其具有高效和便于管理等优点而得到越来越广泛的应用．我们＿４。。研究发现，生物膜电极法可有效降解苯酚、二氯苯酚和苯胺等有机物，其降解过程与多种因素有关，例如处理含氯有机物
１．２测定
ＣＯＤ按重铬酸钾标准方法（ＧＢ－１１９１４ — ８９）用化学需氧量分析仪（上海精密仪器有限公司，ＣＯＤ－５７１
型）测定；五氯酚浓度采用高效液相色谱仪测定［Ｅｔ本岛津高效液相色谱仪ＬＣ１０ＡＶＰ，１５０ｍｍｘ４．６ｍｍｃ。反相柱，流动相为甲醇＋冰醋酸缓冲溶液（冰醋酸体积分数０．２％）（体积比８７：１３），流速为１．２ｍＬ／ｍｉｎ，柱温为室温］；氯离子采用硝酸银滴定法（ＧＢ１１８９６ — ８９）测定；ｐＨ值采用ＰＨＳ－２５型数显酸度
降解过程中产生的氯离子对降解效果有影响，同时离子交换膜的影响也很重要．本文在以生物膜电极为阴极、二氧化铅为阳极（Ｔｉ／ＰｂＯ：）、离子交换膜为隔膜的电解槽中，比较了
采用阴、阳离子交换膜在处理五氯酚的过程中五氯酚浓度和化学需氧量（ＣＯＤ）随时间的变化，研究了采用阴离子交换膜和阳离子交换膜对处理五氯酚降解效果的影响．
收稿日期：２０１３－０５－０６．
基金项目：国家“ 八六三 ” 计划项目（批准号：２００６ＡＡ０６Ｚ３２１）资助．联系人简介：林海波，男，博士，教授，博士生导师，主要从事环境电化学研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｈｂ９１０＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃ
计（上海虹益仪器仪表有限公司）测定；溶液温度用恒温水浴锅（上海树立仪器仪表有限公司）保持．
实验中采用模拟五氯酚废水，组成为０．１ｇ／Ｌ五氯酚，０．１ｇ／Ｌ（ＮＨ）ＳＯ，０．１ｇ／ＬＮＨ４ＮＯ３，０．０２ｇ／ＬＣａ（ＮＯ３）２，０．０１ｇ／ＬＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ，０．０３ｇ／ＬＫＨ２ＰＯ４和０．０５ｇ／ＬＫ２ＨＰＯ４，ｐＨ＝６．５～７．５．
五氯酚的影响．结果表明，阴离子交换膜有利于五氯酚在生物膜电极上的转化和中间产物的去除；与生物法
和电化学法降解五氯酚相比，采用以钛基二氧化铅为阳极（Ｔｉ／ＰｂＯ）、生物膜电极为阴极、阴离子交换膜为隔膜的电解槽处理时，五氯酚的降解效果明显优于生物法和电化学方法，经２４ｈ处理后五氯酚的去除率和化学需氧量（ＣＯＤ）去除率均可达到９６％（质量分数）．