套筒型生物催化电解装置强化偶氮染料还原脱色效能研究
发布时间：2021-07-07 16:14
生物电化学系统能够将生物的电化学活性和降解功能结合,可利用电极去除一些具有氧化性或还原性的污染物,已逐渐成为一种新型的废水处理技术。生物催化电解技术作为生物电化学系统的一种形式,仅需外加较小电压,即可加速污染物氧化还原过程,减小电子供体需求,在污染物降解方面更具有潜力和开发价值。我国纺织印染行业废水量大、面广、治理难,尤其是偶氮染料脱色难、易复色等问题亟待解决。本研究提出采用生物催化电解技术对偶氮染料进行降解,并针对强化偶氮染料降解过程中存在的关键问题进行研究,取得了一些创新性的研究成果。针对降低反应器内阻,提出并构建了一种套筒型生物催化电解装置,用于强化偶氮染料还原脱色。利用双室和单室两种型式证实了套筒构型装置的优越性。在双室套筒型生物催化电解装置中,当阴极液中酸性橙浓度由50 mg/L增至700mg/L时,偶氮染料的脱色可以高达98%,可以实现染料的预处理,并在脱色效果和反应动力学上具有明显优势,耐负荷高。在单室套筒型生物催化电解装置中,构型的差异性实际是以电极排布方式的不同来展现,当改进水平式电极排布为环绕式电极排布时,偶氮染料在11h时的脱色率从87.4±1.3%升高至97.5...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 偶氮染料和偶氮染料的降解方法
1.2.1 偶氮染料的特点及危害
1.2.2 偶氮染料的降解方法
1.3 生物电化学系统在废水处理中的研究进展
1.3.1 生物电化学系统的基本原理
1.3.2 生物电化学系统处理难降解废水
1.4 生物电化学系统处理偶氮染料的研究现状
1.5 生物电化学系统的优化及改进
1.5.1 生物电化学系统的反应器构型设计
1.5.2 生物电化学系统与其他工艺的耦合
1.6 本文的研究背景、目的和意义
1.7 本文的主要研究内容和技术路线
1.7.1 主要研究内容
1.7.2 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 实验装置与操作
2.1.1 套筒型双室生物催化电解装置
2.1.2 套筒型单室生物催化电解装置
2.1.3 套筒型生物催化电解厌氧耦合工艺装置
2.2 实验仪器和试剂
2.2.1 主要实验仪器
2.2.2 实验试剂和材料
2.2.3 培养基的配置
2.3 电化学性能测定方法
2.3.1 阴阳极电极电势及电流测定
2.3.2 循环伏安曲线
2.3.3 交流阻抗分析
2.4 化学测定方法
2.4.1 紫外-可见分光光度法
2.4.2 高效液相色谱法
2.4.3 化学需氧量的测定
2.5 计算方法
第3章 套筒型生物催化电解装置构建及对偶氮染料的脱色效能
3.1 引言
3.2 套筒型双室生物催化电解装置的构建及脱色效能
3.2.1 偶氮染料的脱色效果
3.2.2 电化学性能-交流阻抗谱分析
3.2.3 偶氮染料在阴极的转化机制
3.3 套筒型单室生物催化电解装置的构建及脱色效能
3.3.1 生物阳极-生物阴极联合作用促进脱色
3.3.2 生物阴极微生物对刚果红脱色的作用
3.3.3 电极排布方式对生物催化电解装置电化学特性的影响
3.3.4 电极排布方式对生物催化电解装置脱色效果的影响
3.3.5 偶氮染料生物阳极和生物阴极的脱色机制
3.4 本章小结
第4章 套筒型生物催化电解装置工作阴极位置优化及脱色效能
4.1 引言
4.2 阴阳极体积相同情况下阴极位置优化对脱色效能的影响
4.2.1 阴极位置对脱色效能的影响
4.2.2 阴极位置对电流的影响
4.2.3 阴极位置对内阻的影响
4.3 三倍阴极体积情况下阴极位置优化对脱色效能的影响
4.3.1 阴极位置对脱色效能的影响
4.3.2 阴极位置对电流的影响
4.3.3 阴极位置对内阻的影响
4.4 阳极底物浓度对生物催化电解装置脱色效能的影响
4.5 本章小结
第5章 套筒型生物催化电解厌氧耦合工艺的构建及脱色效能
5.1 引言
5.2 套筒型生物催化电解厌氧耦合工艺的脱色效能
5.2.1 偶氮染料的降解性能
5.2.2 系统的电化学特性
5.3 工作阴极和厌氧活性污泥反应区相对位置的影响
5.3.1 工作阴极位置对偶氮染料脱色性能的影响
5.3.2 工作阴极位置对pH的影响
5.3.3 工作阴极位置对电势和电流的影响
5.3.4 工作阴极位置对交流阻抗谱的影响
5.4 阴极液流经电极区和厌氧活性污泥区次序的影响
5.4.1 开路和闭路状态下厌氧活性污泥区和电极区的脱色效能
5.4.2 阴极液流向对厌氧活性污泥区和电极区脱色效能的影响
5.4.3 阴极液流向对COD去除效果的影响
5.5 阴极液进水布水方式的影响
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性MCM-41分子筛对阴离子偶氮染料的吸附作用机理[J]. 全姗姗,朱玉婵,任占海,郗腾,鲁明珠,任占冬. 化工进展. 2016(01)
[2]物化处理印染废水概述[J]. 杨忠敏. 染整技术. 2015(12)
[3]细菌染料脱色机理研究进展[J]. 江莹,蔡亚君. 广州化工. 2015(17)
[4]辣木油渣对水中偶氮染料直接耐晒黑G的混凝去除效果研究[J]. 袁步先,张浏,郑西强,帖靖玺,李寒超,张帅. 现代农业科技. 2015(13)
[5]乙二胺基玉米秸秆对废水中偶氮染料的去除[J]. 蒋璐蔓,刘卓,邱梅,朱晓帆. 环境科学与技术. 2015(S1)
[6]国内外印染废水研究进展[J]. 王彤凝,祖格,杨林,蔡永涛,李斌. 环境保护与循环经济. 2015(04)
[7]壳聚糖-生物炭微球对甲基红的吸附及微球菌剂的吸附增益效应[J]. 杜敬霆,孙朋飞,赵宇华,张昕. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2015(02)
[8]偶氮染料废水处理方法的研究进展[J]. 傅晨,黄进刚,成震,陈嘉明,高忆平,包怡然,高盛. 山东化工. 2015(03)
[9]活性氧化铝吸附去除偶氮染料活性黑5的研究[J]. 王艳,郑贤正,汪建飞,周毅. 上海环境科学. 2014(05)
[10]高效降解印染废水相关问题研究[J]. 王曦. 中国科技信息. 2013(04)
博士论文
[1]离子液体中壳聚糖改性及改性材料的吸附性能研究[D]. 张聪璐.东北大学 2014
[2]生物催化电解工艺强化偶氮染料茜素黄R的脱色效能研究[D]. 崔丹.哈尔滨工业大学 2014
[3]生物电化学系统强化偶氮染料酸性黑10B脱色及作用机制[D]. 王有昭.哈尔滨工业大学 2014
[4]不同种植年限水稻土中甲烷及氮循环相关微生物群落的研究[D]. 常佳丽.中国农业大学 2014
[5]生物电化学系统定向还原硝基苯及能量循环补偿模式研究[D]. 程浩毅.哈尔滨工业大学 2013
[6]微生物燃料电池同步降解偶氮染料和产电的特性与机理[D]. 孙健.华南理工大学 2010
[7]偶氮染料废水的脱色降解及机理研究[D]. 宋亚丽.河北大学 2009
[8]高盐染料废水的生物降解及介体强化作用研究[D]. 郭建博.大连理工大学 2006
[9]双向窄脉冲放电染料废水脱色技术研究[D]. 张若兵.大连理工大学 2005
硕士论文
[1]活性炭/铁氧化物复合材料的制备及其吸附性能研究[D]. 莫冰玉.江苏科技大学 2014
[2]电催化氧化法降解RO浓缩液COD的研究[D]. 占鹏辉.大连海事大学 2013
[3]褐煤及腐殖酸对废水中染料的吸附絮凝作用研究[D]. 董天骄.辽宁工程技术大学 2013
[4]铁柱撑改性膨润土-Fenton氧化降解染料废水的机理研究[D]. 宫小康.辽宁科技大学 2013
[5]偶氮染料的生物脱色及中间产物苯胺类的生物降解特性研究[D]. 黄春梅.华南理工大学 2012
[6]微生物电解强化水中偶氮染料脱色及影响因素研究[D]. 刘丹.哈尔滨工业大学 2011
[7]升流式生物电化学反应器还原废水中硝基苯的效果研究[D]. 崔丹.哈尔滨工业大学 2010
[8]膜生物反应器处理偶氮染料废水的研究[D]. 李俊芳.大连理工大学 2009
[9]新型光催化超滤膜反应器降解4BS偶氮染料[D]. 蒋华兵.浙江工业大学 2009
[10]高盐偶氮染料废水的生物处理研究[D]. 张禄艳.大连理工大学 2009
本文编号：3269949
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 偶氮染料和偶氮染料的降解方法
1.2.1 偶氮染料的特点及危害
1.2.2 偶氮染料的降解方法
1.3 生物电化学系统在废水处理中的研究进展
1.3.1 生物电化学系统的基本原理
1.3.2 生物电化学系统处理难降解废水
1.4 生物电化学系统处理偶氮染料的研究现状
1.5 生物电化学系统的优化及改进
1.5.1 生物电化学系统的反应器构型设计
1.5.2 生物电化学系统与其他工艺的耦合
1.6 本文的研究背景、目的和意义
1.7 本文的主要研究内容和技术路线
1.7.1 主要研究内容
1.7.2 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 实验装置与操作
2.1.1 套筒型双室生物催化电解装置
2.1.2 套筒型单室生物催化电解装置
2.1.3 套筒型生物催化电解厌氧耦合工艺装置
2.2 实验仪器和试剂
2.2.1 主要实验仪器
2.2.2 实验试剂和材料
2.2.3 培养基的配置
2.3 电化学性能测定方法
2.3.1 阴阳极电极电势及电流测定
2.3.2 循环伏安曲线
2.3.3 交流阻抗分析
2.4 化学测定方法
2.4.1 紫外-可见分光光度法
2.4.2 高效液相色谱法
2.4.3 化学需氧量的测定
2.5 计算方法
第3章 套筒型生物催化电解装置构建及对偶氮染料的脱色效能
3.1 引言
3.2 套筒型双室生物催化电解装置的构建及脱色效能
3.2.1 偶氮染料的脱色效果
3.2.2 电化学性能-交流阻抗谱分析
3.2.3 偶氮染料在阴极的转化机制
3.3 套筒型单室生物催化电解装置的构建及脱色效能
3.3.1 生物阳极-生物阴极联合作用促进脱色
3.3.2 生物阴极微生物对刚果红脱色的作用
3.3.3 电极排布方式对生物催化电解装置电化学特性的影响
3.3.4 电极排布方式对生物催化电解装置脱色效果的影响
3.3.5 偶氮染料生物阳极和生物阴极的脱色机制
3.4 本章小结
第4章 套筒型生物催化电解装置工作阴极位置优化及脱色效能
4.1 引言
4.2 阴阳极体积相同情况下阴极位置优化对脱色效能的影响
4.2.1 阴极位置对脱色效能的影响
4.2.2 阴极位置对电流的影响
4.2.3 阴极位置对内阻的影响
4.3 三倍阴极体积情况下阴极位置优化对脱色效能的影响
4.3.1 阴极位置对脱色效能的影响
4.3.2 阴极位置对电流的影响
4.3.3 阴极位置对内阻的影响
4.4 阳极底物浓度对生物催化电解装置脱色效能的影响
4.5 本章小结
第5章 套筒型生物催化电解厌氧耦合工艺的构建及脱色效能
5.1 引言
5.2 套筒型生物催化电解厌氧耦合工艺的脱色效能
5.2.1 偶氮染料的降解性能
5.2.2 系统的电化学特性
5.3 工作阴极和厌氧活性污泥反应区相对位置的影响
5.3.1 工作阴极位置对偶氮染料脱色性能的影响
5.3.2 工作阴极位置对pH的影响
5.3.3 工作阴极位置对电势和电流的影响
5.3.4 工作阴极位置对交流阻抗谱的影响
5.4 阴极液流经电极区和厌氧活性污泥区次序的影响
5.4.1 开路和闭路状态下厌氧活性污泥区和电极区的脱色效能
5.4.2 阴极液流向对厌氧活性污泥区和电极区脱色效能的影响
5.4.3 阴极液流向对COD去除效果的影响
5.5 阴极液进水布水方式的影响
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性MCM-41分子筛对阴离子偶氮染料的吸附作用机理[J]. 全姗姗,朱玉婵,任占海,郗腾,鲁明珠,任占冬. 化工进展. 2016(01)
[2]物化处理印染废水概述[J]. 杨忠敏. 染整技术. 2015(12)
[3]细菌染料脱色机理研究进展[J]. 江莹,蔡亚君. 广州化工. 2015(17)
[4]辣木油渣对水中偶氮染料直接耐晒黑G的混凝去除效果研究[J]. 袁步先,张浏,郑西强,帖靖玺,李寒超,张帅. 现代农业科技. 2015(13)
[5]乙二胺基玉米秸秆对废水中偶氮染料的去除[J]. 蒋璐蔓,刘卓,邱梅,朱晓帆. 环境科学与技术. 2015(S1)
[6]国内外印染废水研究进展[J]. 王彤凝,祖格,杨林,蔡永涛,李斌. 环境保护与循环经济. 2015(04)
[7]壳聚糖-生物炭微球对甲基红的吸附及微球菌剂的吸附增益效应[J]. 杜敬霆,孙朋飞,赵宇华,张昕. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2015(02)
[8]偶氮染料废水处理方法的研究进展[J]. 傅晨,黄进刚,成震,陈嘉明,高忆平,包怡然,高盛. 山东化工. 2015(03)
[9]活性氧化铝吸附去除偶氮染料活性黑5的研究[J]. 王艳,郑贤正,汪建飞,周毅. 上海环境科学. 2014(05)
[10]高效降解印染废水相关问题研究[J]. 王曦. 中国科技信息. 2013(04)
博士论文
[1]离子液体中壳聚糖改性及改性材料的吸附性能研究[D]. 张聪璐.东北大学 2014
[2]生物催化电解工艺强化偶氮染料茜素黄R的脱色效能研究[D]. 崔丹.哈尔滨工业大学 2014
[3]生物电化学系统强化偶氮染料酸性黑10B脱色及作用机制[D]. 王有昭.哈尔滨工业大学 2014
[4]不同种植年限水稻土中甲烷及氮循环相关微生物群落的研究[D]. 常佳丽.中国农业大学 2014
[5]生物电化学系统定向还原硝基苯及能量循环补偿模式研究[D]. 程浩毅.哈尔滨工业大学 2013
[6]微生物燃料电池同步降解偶氮染料和产电的特性与机理[D]. 孙健.华南理工大学 2010
[7]偶氮染料废水的脱色降解及机理研究[D]. 宋亚丽.河北大学 2009
[8]高盐染料废水的生物降解及介体强化作用研究[D]. 郭建博.大连理工大学 2006
[9]双向窄脉冲放电染料废水脱色技术研究[D]. 张若兵.大连理工大学 2005
硕士论文
[1]活性炭/铁氧化物复合材料的制备及其吸附性能研究[D]. 莫冰玉.江苏科技大学 2014
[2]电催化氧化法降解RO浓缩液COD的研究[D]. 占鹏辉.大连海事大学 2013
[3]褐煤及腐殖酸对废水中染料的吸附絮凝作用研究[D]. 董天骄.辽宁工程技术大学 2013
[4]铁柱撑改性膨润土-Fenton氧化降解染料废水的机理研究[D]. 宫小康.辽宁科技大学 2013
[5]偶氮染料的生物脱色及中间产物苯胺类的生物降解特性研究[D]. 黄春梅.华南理工大学 2012
[6]微生物电解强化水中偶氮染料脱色及影响因素研究[D]. 刘丹.哈尔滨工业大学 2011
[7]升流式生物电化学反应器还原废水中硝基苯的效果研究[D]. 崔丹.哈尔滨工业大学 2010
[8]膜生物反应器处理偶氮染料废水的研究[D]. 李俊芳.大连理工大学 2009
[9]新型光催化超滤膜反应器降解4BS偶氮染料[D]. 蒋华兵.浙江工业大学 2009
[10]高盐偶氮染料废水的生物处理研究[D]. 张禄艳.大连理工大学 2009
本文编号：3269949
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3269949.html
