微生物电化学体系中金红石可见光还原降解偶氮染料的实验研究

详细信息   

• 责任者：丁兹瑞^c北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室^d1985^e博士 ; 李艳 ; 鲁安怀 ; 权超 ; 王鑫 ; 颜云花 ; 曾翠平 ; 王长秋
• 刊名：岩石矿物学杂志
• 出版年：2009
• 卷期：28^b6
• 关键词：微生物 ; 金红石 ; 水处理20^a化学反应 ; 催化 ; 还原作用 ; 废水
• 页码：541～546
• 索书号：P306/357-1
• 图表：^c表1参17插图
• 分类号：1700
• 文摘期号：2010/05

摘要

利用双室微生物电化学装置对微生物和半导体矿物协同作用下偶氮类染料废水的还原脱色降解进行了系统的实验研究。不同光照条件及不同阴极电极材料的对比实验结果显示，偶氮染料甲基橙(MO)可作为终端电子受体直接从固体电极上获得电子被还原脱色；各对比实验中，在微生物催化与半导体矿物光催化协同作用条件下，MO还原脱色效率最高。电化学交流阻抗谱(EIS)的拟合结果显示金红石涂布阴极电极光照下极化内阻(R_p)为443．4 Ω，较无光条件下的1 378 Ω显著降低，证明光照下金红石阴极的电子转移过程受其光催化作用的驱动。不同初始浓度下MO的生物‐半导体催化还原反应符合准一级动力学模型，其反应速率随MO初始浓度降低而增加。通过对脱色产物的进一步分析，推测该实验中MO的还原脱色反应机制为：阳极初始电子供体在微生物的催化作用下将电子通过阳极电极和外电路传递给阴极半导体矿物电极，进而在半导体矿物的光催化作用下通过光生电子还原终端电子受体MO，使MO中的偶氮键断裂，生成无色的联氨类衍生物。