電輔助微生物還原降解偶氮染料的過程及機(jī)理研究.pdf

1、由于偶氮染料在印染、造紙等工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛使用，造成全世界染料廢水大部分都是偶氮染料廢水，并且其廢水具有高毒性、高色度、成分復(fù)雜等特點(diǎn)對(duì)環(huán)境危害極大，成為公認(rèn)的難處理廢水。研究發(fā)現(xiàn)，單純的物理、化學(xué)或生物方法，雖然對(duì)偶氮染料有一定的降解，但使用任一種處理手段都不太理想。本文將電化學(xué)和微生物體系相結(jié)合，組成電輔助微生物體系還原污染物。前期研究發(fā)現(xiàn)電輔助微生物對(duì)氯酚類難降解污染物有良好的去除效果，但是否對(duì)偶氮染料也能達(dá)到較好的去除，以及降解

2、過程和機(jī)理，目前較少，需要進(jìn)行深入研究。
　　本文選取偶氮染料活性艷紅X-3B為處理對(duì)象，首先對(duì)比研究了電輔助微生物體系（EAMS）、電化學(xué)體系(ECS)和微生物體系(MS)厭氧條件下對(duì)活性艷紅X-3B的降解性能。其次在EAMS中研究關(guān)鍵影響因素，包括外電壓、溫度、硫酸根以及硝酸根對(duì)降解活性艷紅X-3B的影響，確定最佳電壓以及反應(yīng)的活化能，并通過紫外-可見分光光度計(jì)、GC-MS對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行分析，推測(cè)EAMS對(duì)活性艷紅X-3B降解

3、機(jī)理。最后，在EAMS中加入氧化還原介體蒽醌-2-磺酸鹽(AQS)，研究AQS對(duì)偶氮染料降解的強(qiáng)化效果以及反應(yīng)體系的電流變化，并對(duì)其強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行分析。
　　研究結(jié)果表明:與ECS和MS相比，EAMS中電化學(xué)催化和微生物降解技術(shù)對(duì)染料降解存在協(xié)同作用，大大提升了活性艷紅X-3B的降解率。不同電壓下染料的降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，且0.4V電壓下染料降解最快。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高有助于染料的降解，由阿倫尼烏斯方程估算得EAMS降解

4、活性艷紅X-3B的活化能為60.526kJ/mol，說明染料降解主要依靠微生物的氧化還原，而不是生物吸附。硫酸根對(duì)染料還原影響不大，只有當(dāng)濃度高達(dá)600mg/L后，染料降解率略微降低。硝酸根對(duì)染料還原影響較大，加入任何濃度的硝酸鹽，前6h染料降解速率均下降，主要原因是反硝化菌奪電子能力較強(qiáng)，硝酸根優(yōu)先被還原。在EAMS中，活性艷紅X-3B中偶氮鍵首先斷裂，三嗪結(jié)構(gòu)以及萘環(huán)結(jié)構(gòu)也可被降解，苯環(huán)部分被降解為烷烴，并且有新的苯類物質(zhì)產(chǎn)生。對(duì)E

5、AMS和MS中活性艷紅X-3B的產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析，發(fā)現(xiàn)EAMS中主要產(chǎn)物為無(wú)毒的烷烴類物質(zhì)，而MS中主要產(chǎn)物為有毒的苯類物質(zhì)。當(dāng)c(AQS)為0.050mmol/L時(shí)，染料降解最快，一級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù)為1.962h-1，是未添加AQS的(0.2644h-1)7.42倍。加入AQS后，體系中電流升高，說明AQS加快了降解過程中電子傳遞速率。研究顯示，AQS的加入實(shí)現(xiàn)了電極-遠(yuǎn)離電極的微生物-染料之間多相反應(yīng)界面遠(yuǎn)程電子傳遞過程，使整個(gè)體