本文關(guān)鍵詞：碳納米管加速偶氮染料厭氧降解機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：偶氮染料廢水由于成分復雜、毒害性物質(zhì)含量高、水量大等特點已成為較難處理的工業(yè)廢水之一。在眾多水處理工藝中,厭氧-好氧組合工藝被認為是處理偶氮染料廢水有效手段,但也存在厭氧階段脫色效率較低,水力停留時間較長等問題。本研究選取碳納米管作為氧化還原介體,探討其促進偶氮染料厭氧生物降解效果。本論文對碳納米管進行表征,發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)團簇管狀體、表面存在多種含氧官能團、結(jié)構(gòu)中碳原子具有SP2雜化特性,并且存在無序碳原子和結(jié)構(gòu)缺陷。碳納米管對偶氮染料的吸附過程可通過Langmuir吸附等溫曲線和準一級吸附動力學良好擬合。通過考察碳納米管促進Na2S還原和PMS氧化降解染料,結(jié)果表明碳納米管可顯著促進染料降解,可作為理想的氧化還原介體;并且發(fā)現(xiàn)碳納米管相比于活性炭更具有優(yōu)勢,其促進Na2S還原染料和PMS氧化染料的降解速率分別是活性炭的4.7倍和9.2倍。通過GC/MS對染料降解產(chǎn)物分析得出,Na2S還原和PMS氧化降解染料途徑存在差異,Na2S還原體系主要通過發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,促使偶氮鍵還原斷裂,達到脫色降解的目的,降解產(chǎn)物主要為芳香胺類;而PMS氧化體系是碳納米管提供電子活化PMS產(chǎn)生強氧化性SO-4·自由基降解染料,并且具有43.1%的礦化效果,降解產(chǎn)物主要為含氧芳香族化合物。通過兩種化學實驗證明,碳納米管具有氧化還原介體特性,當將其應(yīng)用于厭氧生物降解偶氮染料過程中,同樣具有加速染料降解效果。碳納米管促進體系染料降解速率分別提升了3.5倍(AO7)、5.0倍(OG)、2.5倍(CR)、3.4倍(DB71),染料降解過程符合一級降解動力學;并且厭氧促進體系中COD去除率可達到40.5%;電子供體類型對染料降解有較大影響,應(yīng)選擇混合碳源或者甲酸鈉碳源作為電子供體;染料降解速率隨著污泥濃度、CNT投加量、碳源投加量的增加而提高。通過建立連續(xù)流UASB反應(yīng)器,得出碳納米管在連續(xù)流反應(yīng)器中同樣可以促進染料厭氧生物降解。反應(yīng)器連續(xù)運行50天,投加體系相比未投加體系要多降解染料AO7約21.42g。碳納米管具有氧化還原介體特性,可促進偶氮染料化學和厭氧生物降解主要有3方面機理:(1)碳納米管吸附作用;(2)碳納米管電子受體作用,加速還原和生物降解過程中電子轉(zhuǎn)移效率;(3)碳納米管表面含氧官能團和π電子層作為直接電子供體,提高電子轉(zhuǎn)移效率。
【關(guān)鍵詞】：偶氮染料 碳納米管 氧化還原介體 電子轉(zhuǎn)移 機理
【學位授予單位】：蘇州科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X788
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 引言12-13
• 1.2 偶氮染料特性及危害13-15
• 1.2.1 偶氮染料簡介13-14
• 1.2.2 偶氮染料廢水來源及特點14-15
• 1.2.3 偶氮染料廢水危害15
• 1.3 偶氮染料廢水處理研究現(xiàn)狀15-23
• 1.4 氧化還原介體應(yīng)用于偶氮染料廢水研究現(xiàn)狀23-26
• 1.5 本論文研究內(nèi)容26-28
• 第二章 碳納米管結(jié)構(gòu)特性研究28-46
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實驗材料與試劑29-31
• 2.2.1 實驗材料29-30
• 2.2.2 實驗試劑30
• 2.2.3 實驗儀器30-31
• 2.3 實驗方法31-33
• 2.3.1 材料表征方法31
• 2.3.2 碳納米管等溫吸附實驗31-32
• 2.3.3 碳納米管吸附動力學實驗32
• 2.3.4 碳納米管改性實驗32-33
• 2.4 分析方法33-37
• 2.4.1 偶氮染料濃度測定和UV-Vis全波段掃描33-34
• 2.4.2 碳納米管和活性炭零電荷點（pH_(pzc)）測定34
• 2.4.3 碳納米管吸附等溫線擬合34-35
• 2.4.4 碳納米管吸附動力學擬合35-37
• 2.5 結(jié)果與討論37-45
• 2.5.1 活性炭與碳納米管表面形貌分析37-38
• 2.5.2 活性炭與碳納米管元素組成分析38-39
• 2.5.3 活性炭與碳納米管紅外光譜（FT-IR）分析39-40
• 2.5.4 活性炭與碳納米管拉曼（Raman）分析40-41
• 2.5.5 活性炭與碳納米管零電荷點（pH_(pzc)）41-42
• 2.5.6 碳納米管吸附等溫曲線研究42-43
• 2.5.7 碳納米管吸附動力學研究43-45
• 2.6 本章小結(jié)45-46
• 第三章 碳納米管作為RM加速偶氮染料化學降解46-86
• 3.1 引言46-47
• 3.2 實驗試劑與儀器47-48
• 3.2.1 實驗試劑47-48
• 3.2.2 實驗儀器48
• 3.3 實驗方法48-49
• 3.3.1 不同p H值緩沖液配制48
• 3.3.2 CNT作為RM促進Na_2S還原降解染料48-49
• 3.3.3 CNT作為RM促進PMS氧化降解染料49
• 3.4 分析方法49-53
• 3.4.1 CNT促進偶氮染料化學降解動力學擬合49-50
• 3.4.2 硫化鈉濃度測定50-52
• 3.4.3 降解產(chǎn)物測定52
• 3.4.4 Arrhenius擬合及反應(yīng)活化能計算52-53
• 3.5 結(jié)果與討論53-85
• 3.5.1 CNT促進硫化鈉還原染料效果53-66
• 3.5.2 CNT活化PMS氧化降解染料效果66-79
• 3.5.3 偶氮染料還原與氧化降解TOC及中間產(chǎn)物分析79-82
• 3.5.4 CNT作為RM促進染料化學降解機理分析82-85
• 3.6 本章小結(jié)85-86
• 第四章 CNT作為RM加速偶氮染料厭氧生物降解86-107
• 4.1 引言86-87
• 4.2 實驗試劑與儀器87-88
• 4.2.1 實驗試劑87-88
• 4.2.2 實驗儀器88
• 4.3 實驗方法88-91
• 4.3.1 營養(yǎng)液配制方法88-89
• 4.3.2 厭氧顆粒污泥培養(yǎng)與馴化89
• 4.3.3 偶氮染料厭氧生物降解血清瓶實驗89-90
• 4.3.4 CNT促進UASB反應(yīng)器厭氧降解偶氮染料90-91
• 4.4 分析方法91-92
• 4.4.1 厭氧顆粒污泥MLSS和MLVSS測定91
• 4.4.2 甲酸鈉濃度測定91-92
• 4.4.3 化學需氧量測定及營養(yǎng)液掃描光譜92
• 4.5 結(jié)果與討論92-106
• 4.5.1 CNT促進厭氧顆粒污泥降解偶氮染料血清瓶實驗92-102
• 4.5.2 CNT促進連續(xù)流UASB反應(yīng)器降解偶氮染料102-104
• 4.5.3 CNT促進厭氧顆粒污泥降解偶氮染料產(chǎn)物分析104
• 4.5.4 CNT促進厭氧顆粒污泥降解偶氮染料機理分析104-106
• 4.6 本章小結(jié)106-107
• 第五章 結(jié)論與展望107-109
• 5.1 結(jié)論107-108
• 5.2 展望108-109
• 參考文獻109-118
• 致謝118-119
• 附錄119-128
• 作者簡介128

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  本文關(guān)鍵詞：碳納米管加速偶氮染料厭氧降解機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：452523