為了改進傳統的厭氧處理工藝，零價鐵(Fe
0)和氧化石墨烯(GO)最近得到了應用和研究。然而，單獨使用氧化石墨烯和Fe
0存在缺點。本研究將Fe
0/GO復合材料用于高強度廢水的厭氧處理，以彌補其不足，并探討其促進作用和機理。結果表明，Fe
0/GO可提高COD 91.8%的去除率，511 mL/12 h產氣量，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，優化了發酵方式，增加了乙酸產量，減少了丙酸積累。詳細的微生物特性表明，Fe
0/GO對水化產甲烷菌(Methanofastidiosum和Methanofastidiosales)有顯著的影響，從1.79%增加到24.11%。在Fe
0/GO系統中，水解發酵菌、產乙酸菌和產甲烷菌的分布更加平衡和多樣化，表明維持了穩定的共代謝微生物群落。此外，最高的電子傳遞系統活性和Fe
2+和Fe
3+濃度表明，Fe
0/GO可以促進細胞內和種間的電子傳遞。電導率、電流響應、循環伏安面積最大，內阻最小，表明Fe
0/GO可以改善細胞外電子轉移。穩定的共代謝微生物群落和高效的胞內/胞外電子轉移促進了厭氧廢水的處理。本研究可為厭氧廢水處理開發技術的實際應用提供理論支持。
圖1. (a) COD
cr去除率，(b)產氣量，(c)一個循環中COD
cr值的變化，以及(d) COD
cr降解的一級動力學模型。
圖2. (a)廢水中揮發性脂肪酸隨時間的變化。A:空白;B:GO;C:Fe
0;D:Fe
0/GO。(b) pH值和(c)氧化還原電位隨時間的變化。
圖3. (a)細菌群落和(b)四個體系的古菌群落在屬水平上的分類學分類。
圖4. Fe
0/GO對厭氧發酵類型和共代謝菌群的影響機制。
圖5. (a) 2,3,5-氯化三苯基四氮唑電子傳遞系統(TTC-ETS)活性隨時間的變化。(b)污水中鐵的含量。(c)污水中電導率的變化;(d)各系統的交流阻抗。
圖6. Fe
0/GO在細胞內和細胞外電子轉移的作用機制。
相關研究成果由青島科技大學環境與安全工程學院Qiaochu Liang等人于2023年發表在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。
轉自《石墨烯研究》公眾號
