芬顿(Fenton)反应是当今废水处理领域的研究热点,将其与BES相结合而形成生物电芬顿体系,是一个重要的创新。这一结合体系具有许多优势,如可实现阳极和阴极同步处理废水,不需要能量输入、不需要投加H2O2、氧化效率高等。Fenton试剂包括H202和Fe2+,其中H2O2可在生物电化学系统中原位生成,因而Fe2+成为影响该体系性能的关键,近年来受到了学者的广泛关注和研究。目前多采用直接投加或阴极电极改性负载等方法为体系提供Fe2+,但这些方法往往存在成本较高、操作复杂、不能长期稳定高效运行等缺点。针对这一问题,本研究应用简单易得的天然铁矿石作为生物电芬顿体系的催化剂,力图建立一种简单廉价、高效稳定的体系。　　首先,本研究构建了稳定运行的生物电化学系统(BES),研究了阴极H2O2的产生以及pH、电压、曝气量等因素对产生H2O2的影响。研究结果表明,较低的pH可以增加H2O2的产量,但是pH过低时反而会抑制其产生,产生H2O2的最佳pH为2;BES自身电压增大或者外加电压增大都可以提高H2O2的产量,应用BES自身的电能时,0.32V输出电压经过2h可以产生0.61mg/L的H2O2,而不依赖BES产电时要达到同样的H2O2产量,需要外加0.8v的电压才能实现;增大曝气量也可以提高H2O2产量,当曝气量大于80mL/min时,H2O2的产量不再明显增加。通过向BES阴极投加铁矿粉,可以与H202形成Fenton体系,即生物电芬顿体系(Bio-Electro-Fenton System),实现对橙Ⅱ染料模拟废水的处理。　　其次,本研究针对褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿三种常见铁矿作为Fenton反应催化剂进行了研究。在投加H2O2、外加电压、结合BES等不同的Fenton体系中,比较三种铁矿的催化性能差异,研究发现褐铁矿的催化性能最佳。三种铁矿催化的生物电芬顿体系降解98％的橙Ⅱ染料所需时间分别为:褐铁矿2.5h＜磁铁矿3.5h＜赤铁矿5.0h。研究发现,褐铁矿催化性能优于其它铁矿的主要原因可能与其吸附作用有关,而非其在体系中产生的Fe2+量。褐铁矿的吸附作用包括两个方面:其对阴极的吸附及其对橙Ⅱ染料的吸附。前者可以提高阴极的电化学活性,使H2O2和Fe2+更易于产生,并且能够提高Fe2+的利用率,在不持续投加褐铁矿的情况下,维持体系连续运行多个周期;后者可以将橙Ⅱ吸引到阴极表面,使Fenton反应对其的氧化更有效的进行。　　最后,本研究对褐铁矿催化的生物电芬顿体系进行了进一步的研究。研究表明,通过提高外加电压、提高BES自身电压、降低pH等手段,均可有效提高电芬顿体系的氧化性能。经过25h褐铁矿催化的生物电芬顿体系的处理,可以去除橙Ⅱ染料模拟废水72％的COD,BES阳极产生的电子在COD的去除过程中的利用率(即矿化电流效率)高达76.90％。投加0.1g褐铁矿到50ml的阴极体系中,可以维持生物电芬顿体系稳定高效运行(其中有3个周期因为BES的产电性能下降而效率略低)20个周期。　　本研究建立的这一天然褐铁矿催化生物电Fenton处理染料废水的方法,具有简单廉价、稳定高效的特点,具有一定的应用潜力。