C412菌株协同光催化材料降解有机染料

发布时间：2020-05-16 01:51

【摘要】：在我国工业高速发展的大背景下,水污染问题不容小觑,印染废水的快速高效处理也是急需解决的难题之一。光催化降解法及生物降解法以其独特的优势受到广泛关注,本文以亚甲基蓝和罗丹明B为主要目标污染物,探究了这两种染料的降解方法,主要研究内容如下:首先,通过水热法制备了Bi2W06,然后以Bi2W06为基础,制备了Bi/Bi2W06和Ti02/Bi2W06两种光催化剂,并对其进行了FT-IR、XRD、SEM等表征。然后探究了两种材料对亚甲基蓝和罗丹明B的光催化降解能力,结果表明,两种材料对两种染料都具有良好的光催化降解能力。接着进一步优化了两种光催化剂处理两种染料的实验条件,经过分析,两种材料光催化降解两种染料的脱色效果受到光催化剂投加量、染料初始浓度的影响,结果表明,对于20 mL的有机染料降解体系,在亚甲基蓝初始浓度为20 mg/L,Bi/Bi2WO6投加量为0.05 g,TiO2/Bi2W06投加量为0.03 g是最合适的;20 mL的罗丹明B溶液降解体系,罗丹明B初始浓度为10 mg/L,Bi/Bi2W06或TiO2/Bi2W06投加量为0.03 g是最合适的。然后,探究了生物降解及生物降解协同光催化降解的方法对亚甲基蓝和罗丹明B两种染料的处理能力。C412菌株可以生物降解亚甲基蓝,且经过亚甲基蓝刺激培养后,不仅C412菌株的正常生长没有受到影响,而且其降解亚甲基蓝的效率和活性有所提高,第二个循环C412菌株在4 h内对20 mg/L的亚甲基蓝可以实现94.11%的去除率。通过C412菌株与缓释材料结合使用可以处理高浓度亚甲基蓝。较高浓度的罗丹明B溶液(8.35 mg/L)不会影响C412菌株的生长,但是C412菌株没有降解罗丹明B的能力。光催化材料能对较低浓度的亚甲基蓝模拟染料废水达到不错的处理效果,但时效性不够理想。通过静电纺丝的方式成功地将光催化剂Bi/Bi2WO6负载到了静电纺丝基膜上,得到静电纺丝Bi/Bi2WO6材料。与Bi/Bi2W06类似,静电纺丝Bi/Bi2W06材料对亚甲基蓝也有着良好的光催化降解效果,且与Bi/Bi2W06相比,对亚甲基蓝的光催化效率有了一定的提高。静电纺丝Bi/Bi2W06不会影响C412的正常代谢,也不影响C412生物降解的能力。对于亚甲基蓝的降解,C412菌株和静电纺丝Bi/Bi2WO6可以发挥协同作用,在1小时内就实现了 94.51%的去除率,相比C412生物降解去除率提高了 37.63%,相比静电纺丝Bi/Bi2W06光催化降解去除率提高了60.36%。不仅保证了良好的去除效果,而且时效性也大有提高。这也为实际工业处理印染废水提供了一定的参考意义。最后探究了有机染料的去除机理。构建了含有双加氧酶理论基因的重组菌株1587和含有过氧化氢酶理论基因的重组菌株2124,但是目的基因在重组菌株中都没有表达成功,亚甲基蓝的生物降解机理尚且需要进一步的实验研究。通过荧光光谱分析、自由基诱捕实验和质谱分析探究了亚甲基蓝和罗丹明B被光催化降解的机理。荧光光谱结果表明,在光催化反应过程中,亚甲基蓝和罗丹明B本身的荧光基团被破坏,并产生了新的荧光基团。自由基诱捕实验结果表明:·OH和h+是亚甲基蓝光催化降解反应系统中的主要活性物质,其中·OH的贡献更大;·O2-和h+是罗丹明B光催化降解反应系统中的主要活性物质,其中·O2-的贡献更大。GC-MS质谱分析得到了亚甲基蓝和罗丹明B可能的降解路径,质谱分析的结果进一步印证了亚甲基蓝和罗丹明B分子被逐渐光催化降解为小分子离子并最终转化为C02的假设。
【图文】：

技术流程,亚甲基蓝,光催化材料

广西大学硕士学位论文逦Ｃ４１２菌株协同光值化材料降解有机染料逡逑（２）设计实验测试光催化材料对亚甲基蓝和罗丹明Ｂ的去除能力，，分析探讨光催逡逑化材料的使用量和亚甲基蓝的初始浓度对去除效率的影响，探宄光催化材料降解亚甲基逡逑蓝及罗丹明Ｂ的理想实验条件。逡逑（３）探宄Ｃ４１２菌株对亚甲基蓝和罗丹明Ｂ的降解能力；探宄Ｃ４１２菌株协同光催逡逑化材料降解亚甲基蓝的可行性，确定合适的方案，并探宄Ｃ４１２菌株协同光催化材料降逡逑解亚甲基蓝的效果。逡逑（４）分析有机染料被可见光催化降解的机理。采用荧光光谱分析、自由基捕获实逡逑验和质谱分析推测有机染料的降解机理。逡逑１．３．３技术流程图逡逑进行本论文探宄实验的技术流程图如下图所示：逡逑

曲线,亚甲基蓝,质量浓度,衍射峰

图邋２－３邋Ｔｉ０；；／ＢｂＷ０６邋的邋ＸＲＤ邋谱图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｔｈｅ邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋Ｔｉ０２／Ｂｉ２Ｗ０６逡逑图２－３为Ｔｉ０２／ＢｈＷ０６的ＸＲＤ谱图，通过ＸＲＤ分析样品的微观晶体结构。如图逡逑所示，在２邋０邋＝邋２７．５°邋，４５．４°，５６．４°和５９．７°处都出现了比较明显的衍射峰，分别对应逡逑于（１邋１邋３），（２邋２邋０），（３邋１邋３）和（２邋２邋６）晶面的衍射峰，而这些峰与正交相Ｂｉ２Ｗ０６邋（标准卡片逡逑ＰＤＦ＃７３－２０２０）衍射峰位置一致，［５３］邋２１．７°，７２．８°的衍射峰分别与锐钛矿晶型（１邋０邋１）逡逑和（２邋２邋０）的特征衍射峰相对应。逡逑２．邋３．邋１．３邋ＳＥＭ逡逑放大倍数：Ｘ２．０Ｋ逦放大倍数：Ｘ１０．０Ｋ逡逑图邋２－４邋Ｂｉ／Ｂｉ２Ｗ０６邋的邋ＳＥＭ邋谱图逡逑Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｔｈｅ邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋Ｂｉ／Ｂｉ２Ｗ0６逡逑通过ＳＥＭ谱图可以直观的考察样品的微观表面形貌。如图２－４所示，样品呈现为逡逑不规则的圆球颗粒状，直径大小在２５－３５邋ｕ邋ｍ之间，许多条状R%／８丨：＾／０６颗粒像花瓣…样逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X172

【参考文献】