电生物催化方法处理有机氯和硝基苯化合物的研究

电生物催化方法处理有机氯和硝基苯类化合物的讨论有机氯和硝基苯类化合物大都分属于持久性有机物(POPs)，具有较高的毒性和较强的三致作用而且难以降解。有机氯和硝基苯类化合物通常作为 Lewis 酸存在难以失去电子，所以还原处理（有机氯化合物还原脱氯和硝基苯类化合物还原为易降解的胺基化合物）逐渐受到青睐。目前讨论较多的方法主要有生物厌氧还原、零价铁还原、催化加氢还原和电解还原。电-生物(bio-electrolysis)技术是 20 世纪 90 年代进展起来的新型生物技术，在染料废水处理[1]、TNT 废水处理[2]、脱硝[3]和土壤修复[4]]中得到了应用。本文分别选用三氯乙酸和硝基苯作为有机氯和硝基苯类化合物模型污染物，利用廉价的血红蛋白作为生物活性分子，在碳纳米管修饰电极上较正的电位范围内实现了三氯乙酸电催化脱氯和硝基苯电催化还原。1 实验方法1.1 试剂和仪器 血红蛋白 Hb（Sigma）, 其他为国产分析纯试剂，碳纳米管（清华大学化工系赠送）使用前用硝酸羧基化处理。 电化学测量在 IM6e 电化学工作站上进行。采纳三电极系统，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极。实验前使用高纯氮除氧 30min。实验温度为 25±1℃。三氯乙酸及产物的测定使用离子色谱 DX500，色谱条件同文献[5]。硝基苯及产物的测定用液相色谱 Agilent 1100，色谱条件略。1.2 固定 Hb 的 CNT 修饰碳糊电极（Hb-CNT/CPE）制备 将一定量碳纳米管加入分散剂中，对碳糊电极表面（12.56mm2）进行修饰。然后将碳纳米管修饰碳糊电极浸入 2mg/mL Hb 的 PBS 缓冲中，吸附固定 Hb。取出后用去离子水冲洗表明吸附松散的 Hb。即制成固定 Hb 的 CNT 修饰碳糊电极（Hb-CNT/CPE）。 2 结果与讨论2.1 血红蛋白在多壁碳纳米管修饰电极上的直接电化学行为将 Hb-CNT 修饰碳糊电极放入不含 Hb 的 pH7.0 的空白 PBS 缓冲溶液中，经过几次循环伏安扫描后，可观察到稳定而可逆的还原氧化峰（图 1b）。与之对比，直接用 CNT 修饰碳糊电极在不含 Hb 的 pH7.0 的空白 PBS 缓冲溶液中做循环伏安测试，观测不到峰电流的产生（图 1a）。再将 CNT 修饰碳糊电极浸泡在 Hb 缓冲溶液中一段时间,也能观测到如图 1b 所示的电化学响应，而且随着浸泡时间延长，电化学响应趋于增强直至稳定如图 1b。说明图 1b的氧化还原峰正是 Hb 在多壁碳纳米管修饰电极发生了直接电子转移。氧化峰和还原峰电位分别为 -0.02V 和-0.300V，这正是血红素...