光催化耦合微生物膜法处理含酚污染物研究

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当前由于科学技术和工业生产的飞速发展,工业或者生活废水排入到水体环境中会造成污染,环境污染问题形势愈发严峻,其中含酚废水为难降解有机污染物。而对于传统的水处理方法已经不能高效便捷的处理含酚废水,比如光催化剂分散易脱离、利用效率低、不易回收等缺陷。所以,寻找出一种能有效方便的处理酚类污染物方法尤为重要。因此,对于以上问题,本文提出一种新方法技术来处理含酚废水,即光催化耦合微生物膜法。此方法为将制备好的两种光催化剂,即二氧化钛光催化剂(Ti O2)和黑色二氧化钛光催化剂(B-Ti O2)分别负载到预处理过的玻璃纤维布(GFC)上。再将负载了光催化剂的玻璃纤维布投入到微生物反应池中,通过对微生物的培养和驯化,使一定量的微生物膜生长在玻璃纤维布上。之后采用玉米秸秆为原料,通过高温碳化制备了生物质炭吸附剂,用于和B-Ti O2光催化剂一同负载在玻璃纤维布上,实现光催化耦合微生物膜加吸附剂的三项功能耦合体系,更加高效地处理含酚废水。使两种体系分别在光源为紫外光和可见光的条件下进行降解,研究其降解效果的变化。这种新型工艺用于含酚废水的处理表现出了良好效果,解决了上述传统光催化处理含酚废水的不足。对耦合体系进行降解性能的分析,主要从以下两个方面进行实验结果的分析:(1)通过水热法制备了片状的白色Ti O2光催化剂。当使用Ti O2/GFC耦合微生物体系时,最佳光源选用紫外光、最佳有效深度为0.5 cm、最适宜的p H为7、最适宜载体量为30%。在最优条件下的实验中,选用浓度为100 mg/L的苯酚和浓度为20 mg/L的2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)为目标污染物。以苯酚为污染物时,反应时间为5 h时,降解率为77.74%,COD去除率为96.71%;以2,4,6-TCP为污染物时,反应时间为6 h时,降解率为68.8%,COD去除率为79.45%。且进行了循环稳定性试验证明该体系可循环利用。并且提出了光催化耦合微生物机理与降解动力学。(2)通过高温煅烧制备了B-Ti O2光催化剂。将吸附剂和光催化剂同时粘结到玻璃纤维布上,并投入微生物反应器,使其生长微生物膜。本实验最适宜的p H为7、最优载体量为30%、可见光为光源、最佳有效深度为0.5 cm。所降解的酚类污染物为20 mg/L和100 mg/L的苯酚时,降解5 h后,降解率最高达到99.2%和95.7%。降解酚类污染物为20 mg/L的2,4,6-TCP时,降解5 h后,降解率最高达到84.6%。并且经过四次循环稳定性实验后,光催化耦合微生物加吸附体系的对酚类污染物仍然有优异的稳定性,证明耦合体系对酚类污染物的降解有着协同作用,可循环利用,有效地节约了成本。并且之后提出了光催化耦合微生物机理与降解动力学。
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