光催化与固定化微生物组合工艺降解偶氮染料废水的研究

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:juannayuan
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染料行业是我国国民经济的重要经济来源之一,主要集中应用在纺织,皮革,食品,涂料,油墨,橡胶等行业中。其中偶氮染料是合成染料数量最多的品种,占有机合成染料总数的80%以上。偶氮染料是含有一个或多个偶氮基,并且其两端连接芳基的有机化合物,不同的芳香取代物使得染料结构复杂多变,使其具有致癌和致畸性,因此偶氮染料废水的排放严重危害了生态环境和人类健康,偶氮染料废水的有效降解已得到国内外学者的普遍关注。本文主要以四偶氮染料直接黑19为碳源驯化污泥中的微生物,得到一株高效降解菌,并将该高效降解菌固定于海藻酸钠(SA)体系,研究了SA体系协同光催化剂TiO2与改性光催化剂TiO2-Glucose+SA组合体系对直接黑19的降解效果。为偶氮染料废水的降解提供一种新的方法和思路。具体研究内容如下:  (1)高效降解菌的培养、驯化、纯化、分离:以四偶氮染料直接黑19为碳源驯化河流污泥中的微生物,经驯化、纯化分离得到一株高效降解菌,经革兰氏染色、电镜及16S rDNA分子生物学鉴定,该菌为杆状革兰氏阴性菌,与代尔夫特菌属有较高同源性,将基因序列提交基因库得到收录号为KJ809556。由试验结果可知,该菌最适生长条件为:温度30℃,溶液pH值为7.0,光照强度为3000lx,溶解氧浓度为0-0.5mg/L。在最适生长条件下,该菌对直接黑19(100mg/L)脱色率和矿化率分别达到96%和90%,随着直接黑19浓度的增大,脱色和矿化效果受到抑制。该菌对二偶氮直接紫1和三偶氮直接黑9也表现出了良好的降解效果,其矿化率和脱色率分别为89%、96.7%和87.8%、95.3%。在最优反应条件下,三种偶氮染料降解反应符合一级反应动力学方程。  (2)SA/TiO2协同体系:通过研究表明,本试验固定化体系的最佳试验条件为海藻酸钠质量浓度为1.5%,固定化剂氯化钙浓度为4%,交联时间为24h。在最优试验条件下,本试验分别研究了TiO2悬浮于SA体系、TiO2与菌株共同固定于SA体系及单独SA体系对直接黑19的降解效果,结果表明,三个体系都能有效降解直接黑19,但TiO2悬浮于SA体系处理效果优于其他两个体系。  (3)改性光催化剂TiO2-Glucose+SA组合体系:以改性光催化剂TiO2-Glucose作为染料废水的预处理阶段,对于实际染料废水,可提高染料废水的生化性,提高后续生物处理的处理效率。根据红外光谱扫描图和固体紫外漫反射谱图可知,二氧化钛Ti基能与葡萄糖中的羟基进行缩合反应形成TiO2-Glucose配合物,并在可见光内有吸收。葡萄糖最适添加量为1M。在最优试验条件下,探究了TiO2-Glucose+SA固定化体系、TiO2+SA固定化体系及单独SA固定化体系对直接黑19的降解效果,结果表明,TiO2-Glucose作为偶氮染料预处理阶段可以提高染料废水的生化性,再经固定化微生物体系处理,染料废水矿化率为83.2%,脱色效果能达到100%,远高于其他两个体系对直接黑19的去除率,并且微生物处理段时间缩短为60h,提高了处理效率。
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