【摘要】：本研究構(gòu)建了一體式生物膜電極反應(yīng)器(BER)試驗(yàn)裝置,以偶氮染料活性艷紅X-3B作為代表性難降解有機(jī)物,對(duì)生物膜電極反應(yīng)器(BER)降解難降解有機(jī)物X-3B的降解特性進(jìn)行了研究。研究了反應(yīng)器構(gòu)造因子對(duì)BER降解X-3B的影響;研究了反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)對(duì)BER降解X-3B的影響以及BER對(duì)X-3B脫色和中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化特性。試驗(yàn)結(jié)果如下：構(gòu)建了8組不同構(gòu)型的反應(yīng)器,對(duì)BER電極構(gòu)型及材料進(jìn)行研究。研究了4種不同陰極構(gòu)型對(duì)BER處理X-3B的特性,結(jié)果表明不同陰極構(gòu)型BER對(duì)X-3B的脫色效率與單位陰極面積電流密度成正相關(guān)。其中,最優(yōu)陰極構(gòu)型BER對(duì)X-3B的脫色效率為66.79%,其電流密度最大,表觀內(nèi)阻最小。研究了顆�；钚蕴刻畛鋵�(duì)BER處理X-3B的影響。結(jié)果表明,顆�；钚蕴刻畛淇梢钥s短反應(yīng)器馴化掛膜時(shí)間,但其X-3B脫色率比無(wú)活性炭填充BER低17.75%。研究了不同電極材料對(duì)BER處理X-3B的影響,結(jié)果表明,以Ti/IrO2-Ta2O5涂層DSA電極為陽(yáng)極的BER對(duì)X-3B的脫色率明顯優(yōu)于以石墨為陽(yáng)極BER,其分解電壓和內(nèi)阻也更小。通過(guò)電鏡掃描結(jié)果表明Ti/IrO2-Ta2O5涂層的DSA電極穩(wěn)定性和催化活性?xún)?yōu)于石墨電極。研究了反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)對(duì)BER降解X-3B的影響。結(jié)果表明,外加電場(chǎng)促進(jìn)了微生物對(duì)X-3B的脫色,不同構(gòu)型BER的分解電壓在1V左右,0.8V電壓下產(chǎn)生的電流微小,電-生物耦合作用對(duì)X-3B脫色效果不明顯。溫度通過(guò)影響B(tài)ER中的微生物活性和電流密度,從而影響B(tài)ER對(duì)X-3B脫色率。溫度在32℃時(shí),BER脫色效果最好。溫度繼續(xù)升高,電流密度減小,脫色效果下降。適量的無(wú)機(jī)鹽的引入,增加了反應(yīng)體系的導(dǎo)電性,有利于電子的傳遞。當(dāng)NaCl濃度為0.33g/L時(shí),較之不加NaCl,脫色率提高了22.85%。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到3.30g/L時(shí),溶液滲透壓升高,對(duì)微生物生理代謝造成不可逆轉(zhuǎn)的抑制和毒害作用,微生物的種類(lèi)和數(shù)量減少,導(dǎo)致X-3B脫色效果明顯下降。結(jié)合UV-Vis掃描圖譜、FT-IR和GC-MS圖譜分析了BER對(duì)X-3B脫色和中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化特性。0.8V電壓下微生物對(duì)苯環(huán)類(lèi)、萘環(huán)類(lèi)有機(jī)物的進(jìn)一步降解作用不明顯。1V電壓時(shí),苯環(huán)類(lèi)、萘環(huán)類(lèi)以及三嗪類(lèi)物質(zhì)能夠被繼續(xù)降解,主要轉(zhuǎn)化為烴類(lèi)、醛類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì),以及羧基等及其衍生的小分子有機(jī)物。不同反應(yīng)器構(gòu)型在1V電壓下的降解機(jī)理無(wú)明顯差別,DSA-BER系統(tǒng)的共軛體系破壞較其他系統(tǒng)徹底,產(chǎn)生的小分子有機(jī)物積累較多。對(duì)1V電壓下,BER中X-3B的降解路徑進(jìn)行初步分析,X-3B染料中較易斷裂的共軛雙鍵在電生物耦合作用下,發(fā)生對(duì)稱(chēng)性與非對(duì)稱(chēng)性斷裂,生成芳香胺類(lèi)化合物。生成的苯胺經(jīng)過(guò)水解作用轉(zhuǎn)化為苯酚,而另外的芳香胺類(lèi)化合物進(jìn)行還原、水解和氧化作用,生成多種含萘環(huán)化合物、含苯環(huán)化合物,部分中間產(chǎn)物還被降解為烴類(lèi)、酚類(lèi)、醇類(lèi)和脂類(lèi)化合物。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2539386