苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料和纺织等工业废水中的一种常见的有机污染物．目前，工业废水中

苯酚的去除方法有微生物降解、萃取、活性炭吸附和化学氧化法等．Ｔｈｏｍａｓ等［１］采用生物法降解苯

酚，虽然苯酚在一定条件下得到了降解，但是该方法预处理要求高，并且当降解出毒性较大的有机物

时，降解效果不理想．如何采取更有效的方法减少苯酚的污染，越来越受到人们的重视［２］．

生物膜电极法是结合了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，形成一层生物膜，然后在低压直流电的作用下使污染物在生物和电化学的双重作用下得到降解［３，４］．大多数文献报道主要将生物膜电极应用于反硝化过程，Ｓａｋａｋｉｂａ等［５］采用分隔式生物膜反应器对地下水和饮用水中的ＮＯ－３进行处理．Ｆｌｏｒａ等［６］采用阴极与阳极同在一个反应器中的筒型电极生物膜反应器，对地下水和饮用水中的ＮＯ－３进行处理．我们也应用生物膜电极法对对氨基二甲基苯胺［７，８］进行了成功的处理．但是上述的生物膜电极方法仅用于含氮污染物的处理．

本文研究了生物膜电极方法对苯酚废水的降解处理，探索了苯酚废水在不同反应器中的处理效果，以及不同环境对于生物膜阴极降解苯酚的影响．

1实验部分

1．1试剂与仪器

化学需氧量（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；苯酚的浓度采用ＨＰＬＣ分析检测（日本岛津高效液相色谱仪ＬＣ１０ＡＶＰ，１５０

ｍｍ×４畅６ｍｍＣ１８反相柱，流动相采用体积分数为２５％甲醇＋７５％缓冲溶液（０畅０５ｍｏｌ／ＬＮａ２ＨＰＯ４＋

０畅０５ｍｏｌ／ＬＮａＨ２ＰＯ４，ｐＨ７），流速为１畅２ｍＬ／ｍｉｎ，柱温为４０℃．ｐＨ值采用ＰＨＳ-２５型数显酸度计测量（上海虹益仪器仪表有限公司）．恒温水浴锅（上海树立仪器仪表有限公司）．

采用模拟的苯酚废水：苯酚０畅１ｇ／Ｌ，（ＮＨ４）２ＳＯ４０畅７ｇ／Ｌ，ＭｇＳＯ４０畅０３ｇ／Ｌ，无水ＣａＣｌ２０畅０３ｇ／Ｌ，Ｋ２ＨＰＯ４０畅０８ｇ／Ｌ和ＮａＨ２ＰＯ４０畅２ｇ／Ｌ，ｐＨ＝６畅５～７畅５．

1．2实验装置

Ｓｃｈｅｍｅ１为不同反应器中模拟苯酚废水的实验装置图．实验中的Ｔｉ电极购于宝鸡宝冶钛镍制造

有限责任公司，用质量分数为１０％的盐酸处理，以去除表面的氧化物质．Ｔｉ／ＰｂＯ２电极由Ｔｉ电极在

０畅５ｍｏｌ／ＬＰｂ（ＮＯ３）２＋０畅０５ｍｏｌ／ＬＮａＦ的０畅１ｍｏｌ／ＬＨＮＯ３水溶液的镀液电沉积制备而成，制备过程

参见文献［９］．Ｔｉ电极和Ｔｉ／ＰｂＯ２电极的面积均为９ｃｍ２，厚度为１ｍｍ．隔膜式电解槽所使用的隔膜为

国产ＣＭ-００１质子交换膜．每个反应器中添加的模拟苯酚溶液体积均为１２０ｍＬ．

1．3实验过程

将从吉林省通化钢铁厂的活性污泥中提取出来的苯酚高效降解菌接种到有隔膜的电解槽的阴极

中［１］，在电解槽中装入以１００ｍｇ／Ｌ苯酚作为唯一碳源的培养基，通以５ｍＡ的电流，每３ｄ测一次苯

酚的浓度，待苯酚分解完后，再加入同等量的苯酚．培养１４ｄ后，降解苯酚的生物膜电极形成［１０］．

在生物膜形成之后，在不同的反应器中用不同的方法对苯酚进行降解实验．在相同电流以及相同

苯酚初始浓度下，测定不同时间下苯酚的浓度以及ＣＯＤ值．而对于隔膜式电解槽生物膜阴极区域，还

考察了不同时间、初始苯酚浓度以及温度对苯酚降解效果的影响．

2结果与讨论

2．1不同反应器中苯酚的降解效果

由图１可见，在相同电流以及初始浓度下，在生物膜阴极和Ｔｉ／ＰｂＯ２阳极的混合式反应器中，苯

酚的降解速率最快，降解效果最好，到１０ｈ时苯酚的质量浓度由１００ｍｇ／Ｌ降解到０（图１曲线e）．原因可能是在生物膜阴极和Ｔｉ／ＰｂＯ２阳极相混合的混合式反应器中，可以同时利用阳极氧化作用以及阴极生物膜的微生物作用对苯酚进行降解，是电化学与微生物共同作用的结果．

2．2不同反应器中的COD值

在不同的反应器中，加入１００ｍｇ／Ｌ的苯酚原样（ＣＯＤ值为２７８ｍｇ／Ｌ），取反应１６ｈ后的苯酚降解物进行ＣＯＤ值测试．实验结果发现，对于隔膜式电解槽，当阴极（生物膜）电流为５ｍＡ时，反应１６ｈ后的ＣＯＤ值为５５ｍｇ／Ｌ，去除率为８０％（见图２），与其它反应器相比较可发现，在生物膜阴极与阳极相混合的反应器中苯酚的降解效果最好，但这与ＣＯＤ测试结果不一致．这说明在隔膜式电解槽阴极区域，苯酚的降解过程与在生物膜阴极与阳极相混合的反应器中和隔膜式电解槽阳极区域的降解过程均不完全相同，这也导致ＣＯＤ值在反应１６ｈ后的不同［５］．2．3隔膜式电解槽生物膜电极降解苯酚的条件优化

２．３．１不同电流对生物膜电极降解苯酚效率的影响由图３可以看到，在反应１６ｈ后，当电流处于２

和５ｍＡ时苯酚的降解率均为１００％，但是在２ｍＡ作用下经过１６ｈ以后，细菌在电极表面的脱落情况比较严重，不利于进行连续的苯酚降解试验，故选择５ｍＡ电流．当电流继续增大时，苯酚的降解率随

之减少，但可以发现在电极表面电解水产生的氢反而明显增多，所以过分地增大电流，反而对降解苯

酚有一定的抑制作用．

２．３．２不同初始浓度对苯酚降解效率的影响

由图４可看到，在苯酚初始质量浓度低于２００ｍｇ／Ｌ时，苯酚的降解率随着苯酚初始质量浓度的增加而增加．但当苯酚初始质量浓度大于２００ｍｇ／Ｌ时，苯酚的降解率却逐渐减小．这可能是由于高浓度的苯酚对细胞有一定的毒害作用，即苯酚量的加大抑制了菌株生长和对苯酚的降解［１］．

２．３．３不同温度对苯酚降解效率的影响

从图５中可以看到，在隔膜式电解槽生物膜阴极区域中，苯酚在３５℃时降解效果最好．这是因为尽管苯酚高效降解菌能在４～４０℃范围内生长，但最适温度为３５℃，低于或高于３５℃，均对菌株生长不利［１］．菌株的生长没有处于最佳状态，所以其对苯酚的降解也就不能达到最好效果．

3结论

采用生物膜阴极与阳极相混合的混合式反应器降解苯酚，其苯酚的去除效果最好，但是ＣＯＤ的去除率并不理想．而采用隔膜式电解槽生物膜阴极区对苯酚废水进行处理，其苯酚的去除效果虽然没有生物膜阴极与阳极相混合的混合式反应器处理效果好，但１８ｈ后苯酚浓度也降解到０，并且其ＣＯＤ的去除率最高，反应１６ｈ时ＣＯＤ的去除率达到８０％．所以采用隔膜式电解槽生物膜阴极区降解苯酚废水的方法，是众多降解苯酚废水方法中处理效果最好的．对生物膜阴极区域降解苯酚废水的实验条件进行优化后得到：电流为５ｍＡ，初始苯酚质量浓度低于２００ｍｇ／Ｌ，在３５℃下苯酚的降解效率最好．