随着化学工业的发展，许多化学物质在工农业和日常生活中得到广泛应用，诸如防锈剂，除草剂，杀虫剂，防腐剂等。与此同时也给自然环境带来了一些潜在的危害。由于这些物质从化学结构上看通常是较为稳定的，即在自然环境中很难被生物降解的，传统的生物处理方法有时不能有效地降解这些化合物。其中苯酚就是一种由代表性的有机物。苯酚(C6H5OH) 是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料。苯酚有腐蚀性，接触后会使局部蛋白质变性，其溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤。通常采用单一的生物方法对苯酚进行降解时，其矿化程度较低。因此这些物质存在于自然环境时，就有可能进入地表水甚至地下水，这将会对人类的身体健康产生很大的影响。
近些年，高级氧化技术(advanced oxidation processes, AOPs)，如芬顿试剂，臭氧氧化，光催化等被用于这些物质的处理[1]。这些方法的可以使复杂的有机物转化为较为简单的或无害的物质，以利于微生物的降解 [2-8]。作为生物降解预处理的手段，光催化或光解已经表现出其独特的性能[9-14]。


基金项目：国家自然科学基金项目(编号：51208302; 50978164)
通讯联系人：张永明，E-mail: zhym@shnu.edu.cn


最初的高级氧化与生物降解的耦合是分别在2个单元里分步进行。即高级氧化完成之后，再在另一个单元里进行生物降解。因此该方法所要面对的挑战是光催化或光解作为预处理时的成本问题，若单纯借助高级氧化使有机物完全矿化，其成本往往非常高，有时甚至行不通。而解决这一问题的有效的方法就是将光催化或光解与生物方法耦合在一个单元里，这通常称之为紧密的同步耦合，即当有机物的结构在光催化或光解的作用下一经破坏便立即被微生物降解，从而提高有机物的降解效率。近年来这一方法已得到了有效的采用[8,15]。
但是，紧密的同步耦合所要面对的问题便是如何保证有机物的降解菌在紫外辐射下仍能保持生物活性。要实现这一目的，采用多孔材料作为有机物降解菌的载体有可能保护微生物不受紫外辐射的危害，同时保持微生物具有良好的生物活性。但一般的有机物作为载体时，在紫外辐射下这些材料存在着老化的问题，有时甚至释放出一些有害物质。而采用多孔陶瓷，则可以避免这一现象的发生。
在本研究中，以苯酚为降解对象，并筛选出高效的苯酚降解菌。同时以一种轻质多孔陶瓷作为苯酚降解菌的载体，探讨在紫外辐射情况下，苯酚降解菌陶瓷载体内的微孔内是否仍能保持其生物活性，同时探讨苯酚在紫外光解与生物降解的紧密耦合过程中的生物降解速率和矿化程度。该项研究对于多孔陶瓷应用于环境生物技术具有一定的理论指导意义。

1 材料与方法
1.1 多孔陶瓷载体
以碳化硅粉作为发泡剂，加入到高岭土和长石粉的混合物中，其中高岭土与长石的质量比为95:5，碳化硅的加入比例为2~5%。将这些物料混合均匀后，通过塑性成型为块状，经过100 C干燥后，在1200 C条件下烧制而成。在煅烧过程中，碳化硅粉膨胀发泡后形成多孔结构的陶瓷载体。使用前，先将块状多孔陶瓷破碎为直径约为2~3 mm的颗粒状陶瓷载体，随后在600 C复烧一次，最后形成比重约为1.03~1.05的陶瓷颗粒。

1.2 紫外光解循环床流化床生物反应器
紫外光解循环床流化床生物反应器如图1所示，该反应器由石英玻璃制成，其有效体积为150mL。 在反应器的底部有一曝气口，通过曝气驱动溶液和生物膜及载体在反应器内循环流动。在反应器的侧面50mm处设置一套紫外光源，紫外光波长为254 nm，功率为24W。在实验时，紫外光可以穿过石英玻璃进入到反应器内。