BIOCHAR | 新型铁碳耦合原电池驱动的多途径反硝化

Biochar 生物炭

摘要

铁碳微电解系统是一种具有潜力的能够促进硝酸盐去除过程中电子转移的方法。然而，许多生物炭负载铁材料和简单铁碳单质混合模式不可避免地受到铁-碳接触面积有限、有效期短和成本高的限制，可能导致了铁的过度使用。本研究设计了一种陶粒负载的零价铁和酸化碳耦合原电池（CMC），以支持化学、自养和异养反硝化。通过长期实验对CMC填充的反硝化反应器的脱氮性能进行了监测，从而通过改进制备参数和各种操作条件来优化脱氮性能。

为了探究不同反硝化反应器的去除机理，进行了反硝化贡献试验。化学反硝化途径对硝酸盐去除贡献最大（57.3%），其次是自养反硝化途径（24.6%）和异养反硝化途径（18.1%）。在微生物分析中，相关反硝化细菌在反应器中显著聚集，而酸化后的生物炭由于加速了微生物对铁复合物的吸收和利用而促进了相关氮代谢基因的表达。同时，电化学分析显示，与原始碳相比，酸化后生物炭的电子转移能力显著提高。未来，还应对铁元素在微生物代谢途径中的迁移转化进行探究。