双交联纳米零价铁/镍/碳固定化颗粒耦合生物系统强化含酚废水脱氮机制研究

本研究创新性地开发了壳聚糖/海藻酸钠/钙(CTS/SA/Ca2+)双交联纳米零价铁/镍/碳(nZVI/Ni/C-SA/CTS)固定化颗粒，通过缓释Fe2+和促进反硝化菌(如Azoarcus、Denitratisoma)富集，显著提升含酚废水总氮(TN)去除率达98.52±3.10%，并揭示硝酸盐依赖型厌氧亚铁氧化(NAFO)通路机制，为煤化工等工业废水处理提供新策略。

　　

Highlight

双交联纳米零价铁/镍/碳固定化颗粒(nZVI/Ni/C-SA/CTS)展现出卓越性能：

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  在4K倍SEM下呈现致密结构(图1a,e)，20K倍显示<100nm均匀晶间孔隙

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  相比单交联颗粒(nZVI/Ni/C-SA)的500nm纤维状晶体，双交联结构使Fe⁰原子含量提升2.3倍

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  EDS证实Ni元素均匀分布(图1f)，形成高效微电解体系

SEM-EDS分析

扫描电镜显示：双交联颗粒具有独特的短层状晶体结构，其X射线衍射(XRD)谱中44.7°和51.8°的特征峰分别对应Fe⁰的(110)和(200)晶面(图2a)。傅里叶变换红外光谱(FTIR)在1635cm^-1处出现-NH₂特征峰，证实CTS成功交联(图2b)。

Conclusion

CTS/SA/Ca²⁺双交联固定化技术通过：

1）持续释放Fe²⁺激活NAFO途径

2）促进反硝化菌群富集(如Azoarcus相对丰度达15.7%)

3）形成nZVI(阳极)-AC(阴极)微电池

实现含酚废水总氮去除率98.52±3.10%，为工业废水处理提供"材料-生物"协同增效新范式。