碳纖維表面性能與好氧生物膜關聯(lián)性研究.pdf

1、目前我國水資源短缺與水污染問題并存，地表水污染情況依舊嚴峻，保護水資源、改善水環(huán)境，提高水處理效率刻不容緩。市政污水多處于微污染狀態(tài)，為貧營養(yǎng)環(huán)境，致使許多工程上常用的生物膜載體出現(xiàn)微生物活性降低、水處理能力下降的問題。因此，急需探尋、研制一種高效穩(wěn)定的生物膜載體材料。
　　碳纖維具有生物相容性及柔韌性，具備作為生物膜載體的條件，但碳纖維表面光滑、親水性差，不利于生物膜的掛膜。為使碳纖維成為具有高效性、穩(wěn)定性的優(yōu)良生物膜載體材料，

2、可對碳纖維進行表面改性。
　　本論文主要通過XPS、靜態(tài)接觸角等測試手段，分析了碳纖維表面元素種類、親水性等對好氧生物膜的影響，以及碳纖維生物膜載體在貧營養(yǎng)水體中的水質(zhì)凈化能力，探索了碳纖維生物膜掛膜機理。為碳纖維生物膜載體材料的改性方向提供理論依據(jù)，并驗證了其應用于市政污染水中的可能性。本論文還首次利用有機鐵對碳纖維進行表面改性，制備出性能優(yōu)良的碳纖維生物膜載體材料。
　　研究表明:以工程中常用的聚丙烯纖維(PPF)為對比

3、，碳纖維載體生物膜系統(tǒng)的COD、氨氮去除率高達97.3％、92.0％，較PPF載體分別提高1.4％、6.6％。在貧營養(yǎng)水體中，PPF生物膜系統(tǒng)出現(xiàn)COD、氨氮去除率下降的現(xiàn)象，而碳纖維載體的COD、氨氮去除率不降反升，較PPF載體分別提高11.9％、5.6％。碳纖維還具有較好的抗微生物損耗能力，重復使用率高，可應用于市政污水處理中。
　　碳纖維表面含氮量對生物膜有一定影響，表面含氮量高的碳纖維載體生物膜系統(tǒng)的COD、氨氮去除率較高

4、，穩(wěn)定性好，特別對脫氮性能有明顯的促進作用;碳纖維表面氮含量的不同對生物膜系統(tǒng)的除磷性能影響不大。
　　采用草酸亞鐵、檸檬酸鐵對碳纖維進行表面改性，有機鐵改性后碳纖維表面的粗糙程度顯著提高，親水性得到極大改善，載體生物膜量大大提高，分別是未改性碳纖維載體的3.3倍、3.2倍，COD、氨氮、TP的平均去除率顯著提高，分別為97％、96％、97％，94％、93％、95％;在貧營養(yǎng)水體中，出水COD值分別在11 mg/L、12mg/L左