论文部分内容阅读
光催化是处理难降解有机废水的有效方法之一,但有时光催化只能部分改变有机物分子结构而不能使其完全矿化,往往还需用生物方法进行后续处理使其完全矿化,或虽能使其完全矿化但成本较高。本课题将光催化和生物降解紧密地结合为一体,针对含2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）和苯酚废水进行光/生物组合处理。其原理是:难降解有机物在光催化作用后可被微生物所降解,从而提高效率。研究内容包括:TiO2光催化剂与生物膜能否有效地结合于一体; 2,4,6-TCP在光/生物组合作用下的降解机理及动力学以及与单独降解时的异同。研究过程中,拟采用轻质多孔陶瓷载体同时负载TiO2和生物膜,以解决TiO2催化剂与生物膜技术一体化的关键问题。实验分别比较了4种方法降解2,4,6-TCP和苯酚的效率,即在单独的光催化氧化、单独的生物法、先光催化氧化再生物降解与生物降解一体化等条件下的降解效率及其矿化的程度。结果表明:2,4,6-TCP溶液的间歇实验中,相同浓度2,4,6-TCP溶液在光催化作用下的降解速率高于生物降解速率,但低于光/生物一体化组合的方法。2,4,6-TCP的浓度在10-30 mg/L的范围内,随着初始浓度的升高,2,4,6-TCP初始降解速率呈上升趋势。随着2,4,6-TCP的降解,溶液中2,4,6-TCP浓度降低,Cl-浓度升高,约为整个2,4,6-TCP中Cl的质量的三分之一,可以解释为2,4,6-TCP在反应的过程中分子结构被破坏,从苯环上脱掉了一个Cl原子,形成了其他的中间产物。采用间歇和连续两种实验方式对苯酚2,4,6-TCP的混合溶液进行处理,在间歇实验条件下,光/生物一体化组合对混合液的去除效果最好。对溶液中苯酚的降解,一体化组合方法最好,生物次之,光催化氧化作用最差。在连续实验时,一体化组合方法对苯酚和2,4,6-TCP的去除速率比单独的光催化,单独生物降解要高,COD的平均去除率也是最高,达90%以上。同样浓度的混合液,停留时间越长,苯酚和2,4,6-TCP地去除效果越好。通过对2,4,6-TCP以及苯酚和2,4,6-TCP的混合溶液在几种不同的分步组合和光/生物一体化耦合的降解规律进行比较分析可知:光/生物一体化组合的降解效果最好2,4,6-TCP和苯酚混合液的COD的去除率也是最好的。几种不同耦合方法,光催化预处理的时间越短,生物作用的时间越长,矿化的效果越好。通过降解苯酚和2,4,6-TCP的研究,从理论上证明光催化剂与生物膜结合于一体并能有效地用于难降解有机废水的可行性,为光催化与生物降解一体化处理难降解有机废水奠定理论基础。