| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第17-41页 |
| 1.1 我国水资源污染现状 | 第17页 |
| 1.2 4-氯代硝基苯的来源、污染特征和现状 | 第17-19页 |
| 1.2.1 4-氯代硝基苯的物理化学特性 | 第18页 |
| 1.2.2 4-氯代硝基苯的毒理学特性 | 第18-19页 |
| 1.2.3 我国 4-氯代硝基苯的污染现状及排放标准 | 第19页 |
| 1.3 水中 4-氯代硝基苯的去除方法与技术 | 第19-22页 |
| 1.3.1 吸附法 | 第20页 |
| 1.3.2 氧化法 | 第20-22页 |
| 1.3.3 生物法 | 第22页 |
| 1.4 生物电化学法的原理与特点 | 第22-31页 |
| 1.4.1 BES基本原理 | 第22-25页 |
| 1.4.2 BES中电活性微生物胞外电子转移的界面机制 | 第25-27页 |
| 1.4.3 BES电子转移的生物学机制 | 第27-30页 |
| 1.4.4 BES的技术特点与优势 | 第30-31页 |
| 1.5 BES在污染物去除方面的现状与发展 | 第31-35页 |
| 1.5.1 阳极污染物降解 | 第31-32页 |
| 1.5.2 阴极污染物降解 | 第32-35页 |
| 1.6 生物电化学系统电极材料研究进展 | 第35-38页 |
| 1.6.1 生物电化学系统的阳极材料 | 第35-37页 |
| 1.6.2 生物电化学系统的阴极材料 | 第37-38页 |
| 1.7 课题研究背景、目的和意义 | 第38-39页 |
| 1.8 本文的主要研究内容 | 第39-41页 |
| 1.8.1 主要研究内容 | 第39-40页 |
| 1.8.2 技术路线图 | 第40-41页 |
| 第2章 实验材料、方法与试验设计 | 第41-50页 |
| 2.1 化学药品与试剂 | 第41页 |
| 2.2 BES反应器设计装置 | 第41-42页 |
| 2.3 BES的启动和运行 | 第42-44页 |
| 2.4 电极材料的制备 | 第44-45页 |
| 2.4.1 阳极材料 | 第44页 |
| 2.4.2 改性电极的制备 | 第44-45页 |
| 2.5 BES的效能评价 | 第45-46页 |
| 2.6 电极材料的表征 | 第46-47页 |
| 2.6.1 场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）表征 | 第46页 |
| 2.6.2 透射电子显微镜（TEM）表征 | 第46页 |
| 2.6.3 X射线衍射（XRD）表征 | 第46-47页 |
| 2.6.4 比表面积测试 | 第47页 |
| 2.6.5 原子力显微镜（AFM）表征 | 第47页 |
| 2.6.6 傅里叶红外光谱（FT-IR）表征 | 第47页 |
| 2.7 电极材料的电化学测试 | 第47-48页 |
| 2.7.1 循环伏安（CV）测试 | 第47页 |
| 2.7.2 电化学交流阻抗（EIS）测试 | 第47-48页 |
| 2.8 分析与检测方法 | 第48页 |
| 2.9 生物膜群落结构分析 | 第48-50页 |
| 2.9.1 BES阴极生物膜样品DNA提取 | 第48-49页 |
| 2.9.2 Illumina MiSeq测序数据分析 | 第49页 |
| 2.9.3 微生物多样性指数分析 | 第49-50页 |
| 第3章 BES反应器中电极及其界面生物电化学特性数值模拟研究 | 第50-82页 |
| 3.1 引言 | 第50页 |
| 3.2 基本假设 | 第50-52页 |
| 3.3 基于假设的BES电极过程模型构建 | 第52-59页 |
| 3.3.1 有机底物传质过程 | 第52-53页 |
| 3.3.2 有机底物降解过程 | 第53-55页 |
| 3.3.3 氧化还原电子中介体传质过程 | 第55-56页 |
| 3.3.4 中介体与电极的电子交换 | 第56页 |
| 3.3.5 电极电化学反应过程 | 第56-57页 |
| 3.3.6 电极电位 | 第57-58页 |
| 3.3.7 BES数值模拟过程中的几个指标 | 第58-59页 |
| 3.4 外电阻对电极反应过程影响的模拟 | 第59-70页 |
| 3.4.1 电压电流、有机物降解及电子中介体随时间的变化 | 第59-65页 |
| 3.4.2 有机物与电子中介体在生物膜内的空间分布规律 | 第65-69页 |
| 3.4.3 模型的实验验证 | 第69-70页 |
| 3.5 不同电极面积条件下的BES电极过程模拟 | 第70-74页 |
| 3.5.1 不同电极面积下的电极过程模拟 | 第71-72页 |
| 3.5.2 不同电极面积下的中介体传质模拟 | 第72-73页 |
| 3.5.3 不同电极面积条件下微生物代谢速率模拟 | 第73-74页 |
| 3.6 不同扩散系数下的BES电极过程模拟 | 第74-78页 |
| 3.6.1 不同扩散系数条件下BES的模拟 | 第74-76页 |
| 3.6.2 不同扩散系数条件下的电极过程模拟 | 第76-78页 |
| 3.6.3 传质系数对微生物代谢速率影响 | 第78页 |
| 3.7 电子中介体浓度及其热力学性质对电极反应过程影响 | 第78-81页 |
| 3.7.1 不同氧化还原电子中介体浓度下的电极反应过程 | 第78-80页 |
| 3.7.2 电子中介体的热力学性质对BES的影响 | 第80-81页 |
| 3.8 本章小结 | 第81-82页 |
| 第4章 改性阴极在BES中还原 4-CNB的特性与动力学分析 | 第82-109页 |
| 4.1 引言 | 第82页 |
| 4.2 石墨烯与石墨烯-MnO2界面改性电极的表征 | 第82-86页 |
| 4.2.1 氧化石墨烯的制备及形貌特征 | 第82-83页 |
| 4.2.2 界面改性电极的形貌特征 | 第83-84页 |
| 4.2.3 界面改性电极的红外特征分析 | 第84-85页 |
| 4.2.4 界面改性电极的晶型结构分析 | 第85-86页 |
| 4.3 界面改性电极的电化学性能 | 第86-89页 |
| 4.3.1 4-CNB在界面改性电极上的循环伏安特征 | 第86-87页 |
| 4.3.2 4-CNB在界面改性电极的交流阻抗分析 | 第87-88页 |
| 4.3.3 界面改性电极对 4-CNB的电化学稳定性 | 第88-89页 |
| 4.4 界面改性电极在BES中队 4-CNB去除效率的比较 | 第89-94页 |
| 4.4.1 不同界面改性电极对 4-CNB的去除率 | 第89-91页 |
| 4.4.2 不同改性电极对 4-CNB的还原产物分析 | 第91-92页 |
| 4.4.3 4-CNB在不同改性电极上反应动力学特性 | 第92-93页 |
| 4.4.4 电极电势分析 | 第93-94页 |
| 4.5 外加电压对界面改性电极还原去除 4-CNB的影响 | 第94-99页 |
| 4.5.1 不同外加电压下改性电极对 4-CNB的去除率 | 第94-96页 |
| 4.5.2 外加电压对 4-CNB的还原产物分析 | 第96-97页 |
| 4.5.3 对 4-CNB的去除动力学分析 | 第97-99页 |
| 4.6 pH对界面改性电极在BES中还原去除 4-CNB的影响 | 第99-103页 |
| 4.6.1 不同pH下改性电极对 4-CNB的去除率 | 第99-100页 |
| 4.6.2 pH值对 4-CNB的还原产物的影响 | 第100-101页 |
| 4.6.3 对 4-CNB的去除动力学分析 | 第101-103页 |
| 4.7 4-CNB初始浓度对界面改性电极在BES中还原去除 4-CNB的影响 | 第103-106页 |
| 4.7.1 不同 4-CNB初始浓度下改性电极对 4-CNB的去除率 | 第103-104页 |
| 4.7.2 初始浓度对 4-CNB的还原产物的影响 | 第104-105页 |
| 4.7.3 对 4-CNB的去除动力学分析 | 第105-106页 |
| 4.8 改性电极在BES中对强化还原 4-CNB的机理分析 | 第106-107页 |
| 4.9 本章小结 | 第107-109页 |
| 第5章 改性电极在连续流BES反应器中转化 4-CNB效能及功能微生物解析 | 第109-130页 |
| 5.1 引言 | 第109页 |
| 5.2 连续流BES的启动和运行 | 第109-111页 |
| 5.2.1 阴极电活性细菌的富集 | 第109-110页 |
| 5.2.2 连续流BES阳极和阴极的启动 | 第110-111页 |
| 5.3 连续流BES去除 4-CNB的效能 | 第111-113页 |
| 5.4 水力停留时间对 4-CNB转化效率的影响 | 第113-115页 |
| 5.5 外加电压对 4-CNB转化效率的影响 | 第115-119页 |
| 5.5.1 外加电压对 4-CNB转化和COD去除的影响 | 第115-116页 |
| 5.5.2 外加电压对BES电极电位的影响 | 第116-118页 |
| 5.5.3 外加电压对BES阻抗特性的影响 | 第118-119页 |
| 5.6 4-CNB初始浓度的影响 | 第119-120页 |
| 5.7 水中溶解氧浓度的影响 | 第120-122页 |
| 5.8 阴极生物膜的群落形貌与结构分析 | 第122-129页 |
| 5.8.1 电极表面生物膜形貌特征 | 第122-124页 |
| 5.8.2 BES阴极生物膜群落结构的多样性解析 | 第124-126页 |
| 5.8.3 生物膜在菌门水平上的群落结构 | 第126-127页 |
| 5.8.4 生物膜在菌纲水平上的群落结构 | 第127-128页 |
| 5.8.5 生物膜在菌属水平上的群落结构 | 第128-129页 |
| 5.9 本章小结 | 第129-130页 |
| 结论 | 第130-132页 |
| 参考文献 | 第132-148页 |
| 附录 | 第148-150页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第150-152页 |
| 致谢 | 第152-153页 |
| 个人简历 | 第153页 |
