厌氧污泥及纳米零价铁对染料的降解特性及机理研究

发布时间：2017-12-17 02:34

  本文关键词：厌氧污泥及纳米零价铁对染料的降解特性及机理研究

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【摘要】：染料废水是现代工业产生的主要污染物之一,对人类和其他生物具有严重的毒害作用,需要经过无害化处理才可以排放到环境中。基于微生物降解作用的厌氧污泥法被认为是一种效果好,成本低且适用范围广的染料污水处理技术。本研究成功地驯化出可以在厌氧条件下高效降解偶氮、蒽醌和三苯甲烷染料的厌氧污泥,并初步探究了一步法合成的二氧化硅包覆型纳米零价铁(SiO2-nZVI)材料对染料降解的加速作用。研究发现,驯化后的厌氧污泥对本研究中所选取的偶氮、蒽醌和三苯甲烷类染料均有良好的降解效果,其中对偶氮类染料在12 h内的降解率均超过80%,对多数蒽醌类和三苯甲烷类染料在12h内的降解率也可达到70%以上驯化后的厌氧污泥在染料连续投加到第10天时,仍对其有着较高的降解率,且10天内降解率较稳定,没有大幅波动。化学需氧量(COD)测定结果显示厌氧污泥在反应起始的前6 h内对体系中COD的降解速率最大,而在后6 h中,COD值没有明显的下降。反应结束后,溶液中的COD值为初始值的52%。变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)结果表明,随着环境中染料浓度的增加,厌氧污泥中的细菌群落发生改变,不能在高浓度染料环境中生存的细菌被淘汰。经测序及生物信息学分析,驯化后厌氧污泥中的微生物主要属于酸杆菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、绿弯菌门及变形菌门。三类染料的降解产物通过高效液相色谱质谱联用(HPLC-MS)和气象色谱质谱联用(GC-MS)的方法加以鉴定。在偶氮类染料甲基橙的降解过程中,厌氧污泥可将其偶氮键断裂,使甲基橙降解为N,N-二甲基-1,4-对苯二胺和对氨基苯磺酸。在三苯甲烷类染料孔雀石绿的降解过程中,孔雀石绿可在厌氧污泥的作用下变为隐色孔雀绿,继续降解生成N,N-二甲基苯胺,N,N-二甲基-3-氨基苯酚和对二甲氨基二苯甲酮三种物质。在蒽醌类染料活性蓝19的降解过程中,可检测到其在厌氧污泥作用下的两种降解产物分别为乙酰苯和2-甲基苯甲酸。一步法合成的SiO2-nZVI为核壳型结构,平均粒径在15-22 nm之间。电子透射显微镜观察结果显示外层的二氧化硅薄膜较为均匀,膜厚度约为10 nm。包覆后的SiO2-nZVI相比nZVI有更强的抗氧化能力且酸性的pH环境更有利于SiO2-nZVI对染料进行降解。共降解实验结果表明SiO2-nZVI的加入可以明显提高厌氧污泥对染料的降解速率,在实际工业应用中有重要意义。综上,本研究成功驯化出可高效降解偶氮、葸醌、三苯甲烷染料的厌氧污泥,并探究了污泥中微生物群落的多样性及三类染料的降解机理。并通过引入SiO2-nZVI初步探究了纳米零价铁材料对厌氧污泥降解过程的加速作用。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X788

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本文编号：1298444