生物零价铁强化降解典型硝基芳香族化合物的机理研究(4)
1.3.2零价铁的改性
针对零价铁技术现有的缺点，科学家在零价铁还原技术的基础上进行了改进，发展了纳米零价铁技术和双金属体系。
1.3.2.1纳米零价铁技术
纳米零价铁（Nanoscale zero-valent iron，NZVI）是指粒径在1~100 nm之间、比表面积为10~70 m2/g的Fe0粒子[21]。由于其尺寸很小，纳米零价铁比表面积较大，具有较高的表面活性。这些优于宏观材料的特性使得零价铁具有优越的吸附性能和更高的还原活性，避免了氧化沉淀物使金属铁钝化的问题，提高了零价铁颗粒的处理效率。大大提高了零价铁技术长期运行性能问题。董婷婷[22]等人研究表明NZVI技术可以高效的还原转化对氯硝基苯(PCNB)。在纳米铁投加量为1g/L、 pH值为2、PCNB的初始浓度为 50 mg/L的条件下，经120min的反应，目标污染物的去除率为 98.8% 。
1.3.2.2双金属体系
双金属体系是零价铁技术与催化加氢技术的结合[23]，对于铁系二元金属，研究最多的是Pd/Fe体系，即在铁表面镀上一层Pd金属催化剂。Muftikian等[24]最先通过Pd-Fe双金属系统，对水中分子量较低的氯代芳香烃进行脱氯，研究表明：零价铁表面的钯对氢有吸附作用，可以加速还原脱氯反应，双金属体系的还原脱氯效果比Fe0体系更好。此后大量研究表明双金属催化还原法具有反应迅速、还原效率好、反应量大、实用性强等特点，广泛应用于含氯有机废水的处理中。曾宪委[25]等利用双金属体系还原脱氯吹冰氯苯(HCB)，结果表明，微米级铁粉对HCB几乎没有脱氯作用，双金属体系对 HCB都有很好的还原脱氯效果。
1.4课题的提出和主要研究内容
综上所述，对于含硝基芳香族化合物的废水而言，物理处理法工艺复杂、流程长、效率低、成本高，而且存在二次污染等问题；化学处理法成本高，可处理量小，不适用于水量较大的工业废水处理；常规的生物处理法不适用于处理此类废水，存在效率低下、稳定性差的缺点。而零价铁与厌氧生物处理耦合技术能显著提高此类废水处理效果、降低有毒有害物质对厌氧微生物的毒性，而且具有成本低、操作简单、处理效果高等特点。因此本课题采用零价铁与厌氧生物耦合的方法对硝基芳香废水进行强化降解。
零价铁与厌氧生物耦合主要有是将零价铁内置于厌氧反应器中，在水相中的零价铁可以直接作为电子供体或者与水反应产生氢气作为电子供体，促进厌氧微生物对有机物的降解，而且零价铁表面还可以作为厌氧微生物附着介质，发生厌氧生物降解[26]，提高降解速率。
本实验以2,4二硝基苯甲醚(DNAN)为目标污染物，用“零价铁/上流式厌氧反应器(UASB)-好氧处理”工艺对目标污染物进行还原降解。通过设立对照实验，对运行稳定的生物零价铁体系还原产物的浓度进行检测，对氧化还原电位（ORP) 、pH及抗冲击负荷能力等参数进行分析，探究生物与零价铁之间的强化作用机制