聚氨酯包埋硝化菌颗粒的制备及其应用研究
发布时间：2021-02-12 22:28
微生物固定化技术具有处理效率高、稳定性强、生物浓度高和固液分离效果好等优点,最近几十年逐渐引入水处理领域并得到了广泛的关注和应用,但是目前大多处于实验室试验阶段,实现大规模工业化应用的较少,主要原因是常用的固定化载体性能不稳定、价格较高、使用寿命较短、难以适应水处理系统中的长期连续运行。本文根据聚氨酯水凝胶的特点,合成了一种新型聚氨酯丙烯酸酯大分子单体作为包埋载体,以硝化细菌作为被包埋微生物,对聚氨酯包埋硝化菌颗粒的制备和应用进行了系统地研究。采用大单体合成技术,以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）和聚醚多元醇（PMPO）为原料分步合成了一种新型聚氨酯丙烯酸酯大分子单体,并利用元素分析、红外光谱和核磁共振图谱对聚氨酯预聚体进行了表征,确定所得预聚体为结构规整分子量均一的大分子单体。对影响该大分子单体合成的各因素进行了分析,确定以二月桂酸二丁基锡催化剂,适宜的反应温度和反应时间分别是65℃和4 h。重点对IPDI/PEG/HEMA大分子单体分步合成反应的动力学进行了探讨,确定了反应级数和反应基团的顺序,表明IPDI与PMPO和IPDI聚氨酯中间体与HEMA的反应...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 前言
1.1 研究背景
1.2 微生物固定化技术
1.2.1 微生物固定化技术的发展
1.2.2 微生物固定化技术的特点
1.2.3 微生物固定化技术的分类
1.3 包埋固定化微生物技术
1.3.1 选择包埋载体的原则
1.3.2 常用的包埋载体材料
1.4 聚氨酯固定化载体
1.4.1 聚氨酯泡沫载体
1.4.2 聚氨酯水凝胶载体
1.4.3 聚氨酯大分子单体
1.5 硝化菌的包埋固定化
1.5.1 硝化菌的特性
1.5.2 包埋硝化菌的应用
1.6 本文的研究目的和内容
第2章 聚氨酯预聚体的合成及表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料及试剂
2.2.2 主要实验仪器
2.2.3 主要分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 聚氨酯预聚体的合成工艺
2.3.2 聚氨酯预聚体的合成反应方程式
2.3.3 影响合成反应的因素
2.3.4 聚氨酯预聚体的表征
2.3.5 聚氨酯预聚体的反应动力学
2.3.6 聚氨酯预聚体的中试放大生产
2.4 本章小结
第3章 聚氨酯水凝胶的制备和优化
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要原料与试剂
3.2.2 主要实验仪器
3.2.3 聚氨酯水凝胶的制备和优化
3.2.4 聚氨酯水凝胶性能的测定
3.3 结果与讨论
3.3.1 催化体系的引发机理
3.3.2 影响凝胶过程的因素
3.3.3 聚氨酯水凝胶的表征
3.3.4 聚氨酯水凝胶的稳定性
3.4 本章小结
第4章 聚氨酯包埋硝化菌颗粒的制备和驯化
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要实验试剂
4.2.2 主要分析项目以及方法
4.2.3 包埋硝化菌颗粒的制备和表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 包埋固定化试剂对硝化菌活性的影响
4.3.2 包埋过程对硝化菌颗粒性能的影响
4.3.3 包埋硝化菌颗粒的工业化生产
4.3.4 包埋硝化菌颗粒活性的恢复
4.3.5 经济性评价
4.4 本章小结
第5章 聚氨酯包埋硝化菌颗粒的硝化特性
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验方法
5.2.2 检测和计算方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 包埋硝化菌颗粒的硝化动力学
5.3.2 低浓度氨氮运行条件下硝化特性
5.3.3 高浓度氨氮运行条件下硝化特性
5.4 本章小结
第6章 包埋硝化菌颗粒在实际废水处理中的应用
6.1 引言
6.2 微污染水源水的生物预处理
6.2.1 原水水质
6.2.2 实验装置
6.2.3 工艺条件
6.2.4 处理效果
6.2.5 小结
6.3 污水处理厂出水的深度处理
6.3.1 废水水质
6.3.2 实验装置
6.3.3 工艺条件和处理效果
6.3.4 小结
6.4 燃料乙醇废水的深度处理
6.4.1 废水组成
6.4.2 实验装置
6.4.3 工艺条件和处理效果
6.4.4 小结
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种硝化污泥性能的比较研究[J]. 胡安辉,郑平,胡宝兰. 四川大学学报(工程科学版). 2009(06)
[2]自由基聚合法制备聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶[J]. 谭帼馨,王迎军,关燕霞,张姝江. 高分子材料科学与工程. 2009(02)
[3]包埋固定化菌深度处理污水厂出水的研究[J]. 夏瑜,张振家,王璐. 中国给水排水. 2008(21)
[4]改性载体固定化微生物处理高氨氮废水的研究[J]. 李彦锋,赵光辉,马鹏程,周林成,叶正芳. 安徽农业科学. 2008(07)
[5]固定化包埋硝化菌处理微污染源水的研究[J]. 王璐,迟莉娜,乔向利,张振家. 中国给水排水. 2008(03)
[6]载体对包埋酶微环境的影响分析[J]. 许松伟,张杰,杨占平,曹建华,马晓龙,姜忠义. 化学进展. 2008(01)
[7]包埋硝化菌流化床与接触氧化固定床除氨氮效果对比[J]. 李志荣,陈庆选,王欣泽,何圣兵,张振家. 中国给水排水. 2007(19)
[8]丙酮-二正丁胺滴定法测定聚氨酯中的异氰酸酯基[J]. 熊军,孙芳,杜洪光. 分析试验室. 2007(08)
[9]微生物处理含油废水的实验研究[J]. 沈齐英. 环境科学与技术. 2007(02)
[10]温度对两种固定化硝化菌硝化反应的影响[J]. 陈庆选,李志荣,张振家. 水资源保护. 2007(01)
硕士论文
[1]固定化包埋硝化菌去除废水中氨氮的研究[D]. 邓岩岩.上海交通大学 2010
[2]包埋固定化菌处理含低浓度氨氮原水的研究[D]. 夏瑜.上海交通大学 2009
[3]微生物固定化技术处理高浓度氨氮废水的研究[D]. 王云.南京理工大学 2008
[4]包埋固定化微生物技术在城市给水厂地表水源水质生物处理中的应用研究[D]. 余冬冬.上海交通大学 2008
[5]包埋固定化颗粒在微污染原水中的应用研究[D]. 王璐.上海交通大学 2008
[6]好氧颗粒污泥短程硝化反硝化脱氮研究[D]. 夏文文.南京理工大学 2007
[7]厌氧颗粒污泥形成影响因素研究[D]. 谢海宁.上海师范大学 2007
[8]富营养化湖泊底泥中反硝化微生物及其反硝化作用的研究[D]. 史春龙.南京农业大学 2003
本文编号：3031515
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 前言
1.1 研究背景
1.2 微生物固定化技术
1.2.1 微生物固定化技术的发展
1.2.2 微生物固定化技术的特点
1.2.3 微生物固定化技术的分类
1.3 包埋固定化微生物技术
1.3.1 选择包埋载体的原则
1.3.2 常用的包埋载体材料
1.4 聚氨酯固定化载体
1.4.1 聚氨酯泡沫载体
1.4.2 聚氨酯水凝胶载体
1.4.3 聚氨酯大分子单体
1.5 硝化菌的包埋固定化
1.5.1 硝化菌的特性
1.5.2 包埋硝化菌的应用
1.6 本文的研究目的和内容
第2章 聚氨酯预聚体的合成及表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料及试剂
2.2.2 主要实验仪器
2.2.3 主要分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 聚氨酯预聚体的合成工艺
2.3.2 聚氨酯预聚体的合成反应方程式
2.3.3 影响合成反应的因素
2.3.4 聚氨酯预聚体的表征
2.3.5 聚氨酯预聚体的反应动力学
2.3.6 聚氨酯预聚体的中试放大生产
2.4 本章小结
第3章 聚氨酯水凝胶的制备和优化
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要原料与试剂
3.2.2 主要实验仪器
3.2.3 聚氨酯水凝胶的制备和优化
3.2.4 聚氨酯水凝胶性能的测定
3.3 结果与讨论
3.3.1 催化体系的引发机理
3.3.2 影响凝胶过程的因素
3.3.3 聚氨酯水凝胶的表征
3.3.4 聚氨酯水凝胶的稳定性
3.4 本章小结
第4章 聚氨酯包埋硝化菌颗粒的制备和驯化
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要实验试剂
4.2.2 主要分析项目以及方法
4.2.3 包埋硝化菌颗粒的制备和表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 包埋固定化试剂对硝化菌活性的影响
4.3.2 包埋过程对硝化菌颗粒性能的影响
4.3.3 包埋硝化菌颗粒的工业化生产
4.3.4 包埋硝化菌颗粒活性的恢复
4.3.5 经济性评价
4.4 本章小结
第5章 聚氨酯包埋硝化菌颗粒的硝化特性
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验方法
5.2.2 检测和计算方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 包埋硝化菌颗粒的硝化动力学
5.3.2 低浓度氨氮运行条件下硝化特性
5.3.3 高浓度氨氮运行条件下硝化特性
5.4 本章小结
第6章 包埋硝化菌颗粒在实际废水处理中的应用
6.1 引言
6.2 微污染水源水的生物预处理
6.2.1 原水水质
6.2.2 实验装置
6.2.3 工艺条件
6.2.4 处理效果
6.2.5 小结
6.3 污水处理厂出水的深度处理
6.3.1 废水水质
6.3.2 实验装置
6.3.3 工艺条件和处理效果
6.3.4 小结
6.4 燃料乙醇废水的深度处理
6.4.1 废水组成
6.4.2 实验装置
6.4.3 工艺条件和处理效果
6.4.4 小结
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种硝化污泥性能的比较研究[J]. 胡安辉,郑平,胡宝兰. 四川大学学报(工程科学版). 2009(06)
[2]自由基聚合法制备聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶[J]. 谭帼馨,王迎军,关燕霞,张姝江. 高分子材料科学与工程. 2009(02)
[3]包埋固定化菌深度处理污水厂出水的研究[J]. 夏瑜,张振家,王璐. 中国给水排水. 2008(21)
[4]改性载体固定化微生物处理高氨氮废水的研究[J]. 李彦锋,赵光辉,马鹏程,周林成,叶正芳. 安徽农业科学. 2008(07)
[5]固定化包埋硝化菌处理微污染源水的研究[J]. 王璐,迟莉娜,乔向利,张振家. 中国给水排水. 2008(03)
[6]载体对包埋酶微环境的影响分析[J]. 许松伟,张杰,杨占平,曹建华,马晓龙,姜忠义. 化学进展. 2008(01)
[7]包埋硝化菌流化床与接触氧化固定床除氨氮效果对比[J]. 李志荣,陈庆选,王欣泽,何圣兵,张振家. 中国给水排水. 2007(19)
[8]丙酮-二正丁胺滴定法测定聚氨酯中的异氰酸酯基[J]. 熊军,孙芳,杜洪光. 分析试验室. 2007(08)
[9]微生物处理含油废水的实验研究[J]. 沈齐英. 环境科学与技术. 2007(02)
[10]温度对两种固定化硝化菌硝化反应的影响[J]. 陈庆选,李志荣,张振家. 水资源保护. 2007(01)
硕士论文
[1]固定化包埋硝化菌去除废水中氨氮的研究[D]. 邓岩岩.上海交通大学 2010
[2]包埋固定化菌处理含低浓度氨氮原水的研究[D]. 夏瑜.上海交通大学 2009
[3]微生物固定化技术处理高浓度氨氮废水的研究[D]. 王云.南京理工大学 2008
[4]包埋固定化微生物技术在城市给水厂地表水源水质生物处理中的应用研究[D]. 余冬冬.上海交通大学 2008
[5]包埋固定化颗粒在微污染原水中的应用研究[D]. 王璐.上海交通大学 2008
[6]好氧颗粒污泥短程硝化反硝化脱氮研究[D]. 夏文文.南京理工大学 2007
[7]厌氧颗粒污泥形成影响因素研究[D]. 谢海宁.上海师范大学 2007
[8]富营养化湖泊底泥中反硝化微生物及其反硝化作用的研究[D]. 史春龙.南京农业大学 2003
本文编号：3031515
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