微生物电化学耦合系统强化处理偶氮染料废水的研究

发布时间：2017-06-11 14:11

  本文关键词：微生物电化学耦合系统强化处理偶氮染料废水的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：偶氮染料废水难以生化降解,对环境造成很大威胁。虽然微生物电化学系统(Microbial electrochemical system,MES)已经在偶氮染料废水处理方面显示出一定的潜力,但仍然存在一些问题需要解决,如偶氮染料降解效率低、能耗较高、矿化率低等。本文以偶氮染料作为处理对象,分别构建了微生物燃料电池(MFC)一微生物电解池(MEC)耦合系统以及MES耦合碱性类芬顿系统强化偶氮染料的降解,研究结果将进一步推动MES技术在偶氮染料废水处理方面的应用。本文的研究内容和主要结论如下：1、构建了MFC-MEC耦合系统强化偶氮染料的去除,系统考察了不同影响因素对耦合系统去除偶氮染料的影响,同时建立了耦合体系的理论模型。相比于单个MFC,MFC-MEC耦合系统偶氮染料脱色率提高了36.52-75.28%。生物阳极的基质浓度对MFC-MEC耦合系统去除偶氮染料的影响显著,而阴极pH的影响则较小。通过理论分析建立了MFC-MEC耦合系统电流输出与单独MFC/MEC短路电流之间的关系式,揭示了MFC-MEC耦合系统强化偶氮染料去除的先决条件是MFC单独运行时的短路电流要大于MEC的短路电流。2、将碳酸氢根激活过氧化氢体系(BAP)耦合于MES中用于强化废水中偶氮染料的去除,克服了电芬顿局限于酸性条件的限制,将其应用拓展到碱性范围。首先考察了不同因素对BAP体系降解偶氮染料的影响,研究发现,在pH 13提高H202和C032-浓度可以提高BAP对偶氮染料的脱色能力,但是pH8.6时H202和HC03-浓度对BAP影响并不明显。然后探索了MES耦合BAP体系碱性条件下去除偶氦染料的可行性,结果表明耦合系统比单独电化学还原条件的脱色率提高了21.13%,最后通过自由基猝灭实验和电子自旋共振谱手段研究了碱性条件下BAP的降解机理,并通过高分辨质谱解析了偶氮染料的降解产物以及可能的降解路径。
【关键词】：微生物燃料电池 微生物电解池 耦合系统 碳酸氢根激活过氧化氢 偶氮染料脱色
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 文献综述10-26
• 1.1 偶氮染料废水10-15
• 1.1.1 偶氮染料废水的来源、性质与危害10-11
• 1.1.2 偶氮染料废水的处理方法11-15
• 1.1.3 偶氮染料废水处理中存在的问题以及展望15
• 1.2 微生物电化学系统15-22
• 1.2.1 微生物燃料电池的研究进展16-18
• 1.2.2 微生物电解池的研究进展18-19
• 1.2.3 微生物脱盐池的研究进展19-20
• 1.2.4 微生物电化学系统用于电合成和资源回收的研究进展20-22
• 1.2.5 微生物电化学技术用于难降解污染物去除的研究进展22
• 1.3 微生物电化学系统处理偶氮染料废水22-25
• 1.3.1 偶氮染料在MES阳极共代谢降解22-23
• 1.3.2 偶氮染料在MES阴极还原脱色23
• 1.3.3 MES耦合技术降解偶氮染料23-25
• 1.4 本文的研究内容、目的和意义25-26
• 第2章 MFC-MEC耦合系统强化偶氮染料的去除26-40
• 2.1 引言26
• 2.2 材料与方法26-31
• 2.2.1 实验试剂和仪器26-27
• 2.2.2 MFC-MEC耦合系统的构建和启动27-29
• 2.2.3 实验过程29-30
• 2.2.4 分析和计算30-31
• 2.3 结果与讨论31-39
• 2.3.1 MFC-MEC耦合系统去除偶氮染料的能力31-32
• 2.3.2 阳极基质浓度对耦合系统去除偶氮染料的影响32-33
• 2.3.3 阴极pH值对耦合系统去除偶氮染料的影响33-34
• 2.3.4 耦合系统的基质消耗、库伦效率与电流密度34-37
• 2.3.5 耦合系统强化偶氮染料去除的理论分析37-39
• 2.4 小结39-40
• 第3章 MES耦合碱性类芬顿强化处理偶氮染料废水40-62
• 3.1 引言40-41
• 3.2 材料和方法41-43
• 3.2.1 实验试剂和仪器41-42
• 3.2.2 实验方法42
• 3.2.3 分析方法42-43
• 3.3 结果和讨论43-60
• 3.3.1 不同条件对Co(Ⅱ)-BAP和BAP降解偶氮染料的影响43-49
• 3.3.2 MES耦合Co(Ⅱ)-BAP碱性条件下强化偶氮染料的去除49-53
• 3.3.3 偶氮染料的降解机理53-60
• 3.4 小结60-62
• 第四章 总结62-64
• 参考文献64-76
• 致谢76-78
• 在读期间发表的学术成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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  本文关键词：微生物电化学耦合系统强化处理偶氮染料废水的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：441780