生物炭基复合材料协同微生物处理氯代烃污染地下水的机制

发布时间：2022-07-03 16:42

　　氯代烃污染是地下水中日益严重的问题。原位强化生物还原降解是处理地下水中氯代烃污染的一种廉价而高效、具有广泛应用前景的修复技术之一。修复材料是影响原位强化生物还原降解的重要因素,因此开发效果优良的修复材料成为地下水污染修复领域的热点。本文采用生物炭为基体材料、聚多巴胺为功能修饰层,通过溶液插层和液相还原法,制备了含缓释碳源聚乳酸和纳米零价铁的生物炭基复合材料,优选了复合材料组分及使用条件,研究了其协同微生物处理模拟地下水中1,1,1-三氯乙烷的效果,并探讨了反应体系中污染物的去除机理。主要得到以下结论:（1）聚多巴胺对生物炭基复合材料进行了功能修饰,其中纳米零价铁和聚乳酸颗粒较为均匀地分散于材料表面,材料亲水性良好。（2）复合材料中生物炭、聚乳酸和纳米零价铁的最佳质量比为7:1:2,材料最佳投加量为1.0%（w/v）,且其对不同浓度污染物均有明显去除效果。最佳使用条件下,培养360 h后协同体系中1,1,1-三氯乙烷的最大去除率为94.61%。（3）通过分析材料电化学性质、反应体系中微生物16S rDNA数量、吸附态Fe（Ⅱ）浓度、材料反应前后穆斯堡尔图谱变化、反应体系循环伏安结果以及模... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 前言
    1.1 研究背景
    1.2 地下水中氯代烃污染状况
    1.3 氯代烃的生物与非生物还原脱氯
        1.3.1 氯代烃的生物还原脱氯
        1.3.2 氯代烃的非生物还原脱氯
    1.4 氯代烃污染地下水强化修复材料
        1.4.1 零价铁应用研究
        1.4.2 有机碳源应用研究
        1.4.3 生物炭应用研究
        1.4.4 复合材料应用研究
    1.5 研究目的
    1.6 研究内容
    1.7 技术路线
第2章 实验试剂、器材及分析方法
    2.1 实验试剂与器材
        2.1.1 实验主要试剂
        2.1.2 培养基及模拟氯代烃污染地下水配制
        2.1.3 试剂配制及保存
        2.1.4 实验主要仪器
    2.2 分析方法
        2.2.1 氯代烃分析方法
        2.2.2 溶液中二价铁测定方法
        2.2.3 微生物数量测定方法
        2.2.4 微生物丰度及多样性分析方法
第3章 复合材料制备及表征
    3.1 引言
    3.2 材料方法
        3.2.1 生物炭的制备及预处理
        3.2.2 聚多巴胺包覆的聚乳酸-生物炭粉末制备
        3.2.3 复合材料制备
        3.2.4 复合材料表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 复合材料的XPS分析
        3.3.2 复合材料的SEM和TEM分析
        3.3.3 复合材料的FTIR分析
        3.3.4 复合材料的XRD分析
        3.3.5 复合材料中Fe含量及热重分析
        3.3.6 复合材料BET及粒径分析
        3.3.7 复合材料zeta电位、接触角及在水中稳定性
    3.4 本章小结
第4章 复合材料组分及使用条件优选
    4.1 引言
    4.2 材料方法
        4.2.1 复合材料中聚乳酸配比优选实验
        4.2.2 复合材料中纳米零价铁配比优选实验
        4.2.3 复合材料投加量对模拟地下水中1,1,1-TCA去除效果影响实验
        4.2.4 模拟地下水中1,1，1-TCA浓度对复合材料处理效果影响实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 复合材料中聚乳酸配比优选结果
        4.3.2 复合材料中纳米零价铁配比优选结果
        4.3.3 复合材料投加量对模拟地下水中1,1,1-TCA去除效果影响
        4.3.4 模拟地下水中1,1,1-TCA浓度对复合材料去除效果影响
    4.4 本章小结
第5章 复合材料处理模拟地下水中1,1,1-TCA机制探究
    5.1 引言
    5.2 材料方法
        5.2.1 1,1,1-TCA 降解实验
        5.2.2 不同材料电化学性质测定
        5.2.3 不同反应体系循环伏安测定
        5.2.4 复合材料在模拟实际污染地下水体系降解实验
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 1,1,1-TCA还原降解动力学分析
        5.3.2 复合材料协同微生物降解1,1,1-TCA机理分析
        5.3.3 模拟实际污染地下水体系去除效果及菌群分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同来源堆肥腐殖质还原菌异化铁还原能力评估与调控[J]. 赵昕宇,范钰莹,席北斗,檀文炳,何小松,张慧,李丹.  中国环境科学. 2018(10)
[2]电子供体刺激下厌氧微生物对1,2-二氯乙烷的降解效果[J]. 孙仲平,吴乃瑾,魏文侠,宋云.  环境科学研究. 2018(08)
[3]水稻秸秆生物炭对罗丹明B的吸附与降解[J]. 李丹,金修齐,王朋,吴敏,潘波.  环境工程学报. 2017(09)
[4]纳米零价铁钯/微生物联合体系降解五氯酚的研究[J]. 张熔烁,刘以凡,吕源财,刘明华,陈元彩.  造纸科学与技术. 2016(06)
[5]不同pH条件下三氯乙烯及其脱氯产物对苯或甲苯厌氧生物降解的影响[J]. 陈亮,刘玉龙,李月华,刘菲.  环境科学学报. 2016(08)
[6]腐殖质电子传递机制及其环境效应研究进展[J]. 李丽,檀文炳,王国安,何小松,席北斗.  环境化学. 2016(02)
[7]土壤微生物—腐殖质—矿物间的胞外电子传递机制研究进展[J]. 吴云当,李芳柏,刘同旭.  土壤学报. 2016(02)
[8]芦苇秸秆生物炭对水体中重金属Ni2+的吸附特性[J]. 吴晴雯,孟梁,张志豪,罗启仕.  环境化学. 2015(09)
[9]膨润土负载纳米铁的改性及对水中As（Ⅴ）的吸附[J]. 汪茜,阮霞,雷育雄,刘红,彭秀达,冯帅.  环境科学与技术. 2015(04)
[10]硫酸盐还原反应器污泥驯化过程中微生物群落变化分析[J]. 曾国驱,贾晓珊,郑小红,杨丽平,孙国萍.  环境科学. 2014(11)

博士论文
[1]电活性微生物与固体电极间的双向电子转移及其效应研究[D]. 余林鹏.中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) 2016
[2]零价铁与微生物耦合强化含氯含硝基芳烃类污染物转化和降解研究[D]. 林海转.浙江大学 2011

硕士论文
[1]高岭土杂化改性端羧基聚乳酸复合材料的制备与性能研究[D]. 刘钰维.陕西科技大学 2016
[2]多巴胺对炭黑/CNTs的表面功能化修饰的研究[D]. 朱丽君.北京化工大学 2012



本文编号：3655253