【摘要】：偶氮染料是一種重要的芳香類化合物染料,廣泛應(yīng)用在印染、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。染料使用過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜、高色度的染料廢水,脫色是染料廢水主要處理目標(biāo)之一。目前廣泛使用的吸附脫色和生物脫色分別存在二次污染和脫色速率緩慢等問(wèn)題,兼顧兩種方法優(yōu)點(diǎn)并克服其缺點(diǎn)的材料開(kāi)發(fā)及應(yīng)用對(duì)脫色處理具有重要意義。纖維素具備來(lái)源廣、可功能改性、生物相容性良好等優(yōu)勢(shì)在污染控制中得到廣泛的重視。。本論文以纖維素為原材料,采用NaOH/尿素/去離子水為溶劑,3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(CAPTAC)為醚化劑對(duì)纖維素進(jìn)行醚化接枝改性制備季銨陽(yáng)離子纖維素,使用紅外光譜、元素分析等對(duì)材料進(jìn)行表征。系統(tǒng)研究了季銨陽(yáng)離子纖維素對(duì)莧菜紅染料廢水的吸附特性及強(qiáng)化生物脫色效果,研究表明:(1)醚化劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(CAPTAC)與纖維素單元(AGU)的摩爾比值顯著影響季銨纖維素的取代度、陽(yáng)離子度,CAPTAC:AGU為7時(shí)制備的材料QC-7吸附莧菜紅染料AR性能最佳。(2)QC-7可適用于pH 3-9酸堿度范圍廢水,1.5 h達(dá)到吸附平衡,AR飽和吸附量約為360 mg/g。QC-7/AR投加比≤4時(shí)材料的吸附容量能充分利用,而QC-7/AR投加比4時(shí)QC-7具有高效的絮凝脫色能力。(3)QC-7吸附過(guò)程符合偽二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,吸附平衡過(guò)程符合Langmuir等溫吸附和Dubinin-Radushkevich理論模型,吸附過(guò)程是以化學(xué)吸附為主的單分子層吸附。(4)QC-7具有良好的化學(xué)再生循環(huán)利用性能,先用0.1 mol/L NaOH和再用0.1 mol/LHCl解吸液吸附-再生QC-7-AR,循環(huán)使用5次后再生率超過(guò)95%,8次后再生率超過(guò)90%。生物再生QC-7能力較弱且再生速度較慢,引入氧化還原介體AQS可明顯提高再生速度,生物再生以染料降解為主,能顯著降低其二次污染風(fēng)險(xiǎn)。(5)QC-7可強(qiáng)化Pseudomonas sp.厭氧生物脫色AR,其最佳強(qiáng)化投加量為100 mg/L。QC-7能擴(kuò)大生物脫色的廢水pH適用范圍,提高對(duì)AR的耐受濃度至150 mg/L,能明顯提高AQS介導(dǎo)的Pseudomonas sp.生物脫色效率。(6)得出QC-7強(qiáng)化Pseudomonas sp.及AQS介導(dǎo)的生物脫色主要機(jī)理。
[Abstract]:Azo dyes are important aromatic dyes, widely used in printing, dyeing, food, agriculture, medicine, cosmetics and other industries. A large number of dyestuff wastewater with complex chemical properties and high chromaticity will be produced during the use of dyes. Decolorization is one of the main targets of dye wastewater treatment. Adsorption decolorization and biological decolorization, which are widely used at present, have the problems of secondary pollution and slow decolorization rate, respectively. The development and application of materials which take into account the advantages of the two methods and overcome their disadvantages are of great significance to the decolorization treatment. Cellulose has a wide range of sources, functional modification, good biocompatibility and other advantages in pollution control has received extensive attention. In this paper, quaternary ammonium cationic cellulose was prepared by using cellulose as raw material, NaOH/ urea / deionized water as solvent, 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethylammonium chloride (CAPTAC) as etherifying agent. The materials were characterized by IR and elemental analysis. The adsorption characteristics of quaternary ammonium cationic cellulose on amaranth dye wastewater and the enhanced biological decolorization effect were studied systematically. The results showed that: (1) the molar ratio of 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (CAPTAC) to cellulose unit (AGU) significantly affected the degree of substitution and cationic degree of quaternary ammonium cellulose. (2) QC-7 can be used in the wastewater of pH 3-9 pH range, and the adsorption equilibrium is achieved in 1.5 h. When the saturated adsorption capacity of AR is about 360 mg/g.QC-7/AR, the adsorption capacity of the material can be fully utilized when the addition ratio is less than 4. When the addition ratio of QC-7/AR is 4, QC-7 has the ability to flocculate and decolorize efficiently. (3) the adsorption process of QC-7 accords with pseudo-second-order reaction kinetics model, and the adsorption equilibrium process accords with Langmuir isothermal adsorption and Dubinin-Radushkevich theory model. The adsorption process is monolayer adsorption dominated by chemisorption. (4) QC-7 has good recycling performance of chemical regeneration, first using 0.1 mol/L NaOH and then 0.1 mol/LHCl desorption adsorption-regenerated QC-7-AR,. The regeneration rate was more than 95 after 5 cycles and more than 90 after 8 cycles. The ability of regenerating QC-7 is weak and the regeneration rate is slow. Introducing redox mediator AQS can obviously improve the regeneration rate, and the bioregeneration is mainly dyestuff degradation, which can significantly reduce the risk of secondary pollution. (5) QC-7 can strengthen Pseudomonas sp.. In anaerobic biological decolorization (AR,), the best enhanced dosage of 100 mg/L.QC-7 could enlarge the application range of pH in the wastewater of biological decolorization, and increase the tolerance to AR to 150 mg/L, can obviously increase Pseudomonas sp. mediated by AQS. Biological decolorization efficiency. (6) QC-7 enhanced Pseudomonas sp. And the main mechanism of biological decolorization mediated by AQS.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2310780