论文部分内容阅读
染料废水具有水量大、成分复杂、色度高、污染程度高的特点。目前处理亚甲基蓝的方法大多数采用的是吸附法和光催化降解法,本文采用还原方法处理污染物,利用Shewanella oneidensis菌合成的Bio-Pd与Fe还原剂共同作用催化还原亚甲基蓝,探索出一种新的降解亚甲基蓝的方法,对亚甲基蓝的处理有一定的理论和实践指导意义。本文用Shewanella oneidensis菌合成Bio-Pd,利用Bio-Pd与Fe(0)还原剂共同作用催化降解亚甲基蓝。研究不同Fe(0)投加量、不同pH、不同Bio-Pd投加量、不同亚甲基蓝初始浓度对亚甲基蓝去除率的影响,并通过正交实验设计得出最佳反应条件,通过反应动力学实验得出反应速率常数与不同影响因素的关系。得出以下结论:1)单因素实验中,单个因素改变时,其他因素保持不变(Fe(0)投加量为100mg/L,pH=4,Bio-Pd浓度为200 mg/L,亚甲基蓝初始浓度为10mg/L)。当Fe(0)投加量由5mg/L增加到50mg/L时,亚甲基蓝降解率由49.36%提升为89.83%;当Fe(0)投加量由50mg/L增加到100mg/L时,亚甲基蓝降解率稳定不变;当初始pH由2.2增加到4,亚甲基蓝的降解率由42.05%增加到89.83%,初始pH由4增高到8,亚甲基蓝的降解率由89.83%降低到60.18%;Bio-Pd投加量为50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L时,亚甲基蓝的降解率分别为65.82%、73.17%、89.83%、75.84%、67.19%,亚甲基蓝的降解率随之Bio-Pd投加量的增加先增高后降低,但整体变化幅度不大;亚甲基蓝初始浓度为5mg/L、7.5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L时,亚甲基蓝的降解率分别为91.25%、91.06%、89.83%、85.06%、79.87%,当亚甲基蓝初始浓度从5mg/L增加到7.5mg/L时,亚甲基蓝的降解率不变,维持在较高水平。当亚甲基蓝初始浓度在7.5mg/L~20 mg/L范围内,随着亚甲基蓝初始浓度的增加,其降解率下降。当Fe(0)投加量为100mg/L,pH=4,Bio-Pd投加量为200 mg/L,亚甲基蓝初始浓度为10mg/L时,亚甲基蓝的降解率为89.83%,与之前的空白试验1(Fe(0)投加量=0 mg/L)和空白试验2(Bio-Pd投加量=0 mg/L)进行对比,亚甲基蓝的降解率比空白试验1的降解率高出89.27%,比空白试验2的降解率高出77.53%。单因素实验中的亚甲基蓝最大降解率为91.25%,因此单因素实验确定的最佳反应条件为亚甲基蓝初始浓度为5mg/L,生物钯投加量为200mg/L,p H为4,Fe(0)投加量为100mg/L,此时Fe(0)与亚甲基蓝的摩尔数之比为114:1。2)通过正交实验得出,实验的最优反应条件为亚甲基蓝初始浓度为7.5mg/L,Bio-Pd投加量为200mg/L,初始p H为4,Fe(0)投加量为50mg/L。通过极差分析,各种因素对亚甲基蓝降解率的影响显著程度排序为:Fe(0)投加量>初始pH>Bio-Pd投加量>亚甲基蓝初始浓度。最佳反应条件下亚甲基蓝的去除率在2h后达到90.8%,非常接近单因素实验中出现的最大去除率91.25%,此时Fe(0)与亚甲基蓝的摩尔数之比为38:1,而单因素中亚甲基蓝最大去除率出现在Fe(0)与亚甲基蓝的摩尔数之比为114:1时。通过正交实验确定的最佳反应条件,既可以保证亚甲基蓝去除效果,可以大大降低还原剂Fe(0)的投加量,节约成本。3)由反应动力学研究得出,Fe(0)投加量从5mg/L升到50mg/L时,反应速率常数k慢慢增大,Fe(0)投加量从50mg/L到100mg/L时,反应速率常数k保持稳定;初始pH从2.2升到4时,反应速率常数k慢慢增大,初始pH从4到8时,反应速率常数k慢慢下降;Bio-Pd投加量从50 mg/L升到200 mg/L时,反应速率常数k慢慢增大,Bio-Pd投加量从200 mg/L到400 mg/L时,反应速率常数k慢慢下降。