稻草活性炭加速偶氮染料厭氧降解機(jī)理研究.pdf

1、偶氮染料廢水因其具有成分復(fù)雜、毒害大、水量大等特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的生物處理工藝中降解緩慢。碳材料具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積，且結(jié)構(gòu)中含有較多的官能團(tuán)，使其具有優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，一直都是廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本研究利用稻草秸稈制備了稻草活性炭(SAC)和改性稻草活性炭(SACM)兩種材料，有針對性的去除模擬染料廢水中的金橙G(OG)物質(zhì)，研究了SAC和SACM在促進(jìn)Na2S化學(xué)降解OG和厭氧顆粒污泥生物降解OG過程中的影響因素以及其在UAS

2、B連續(xù)流工藝中實(shí)際應(yīng)用的可能性。
　　首先通過表征手段對(NH4)2HPO4作為活化劑制備的SAC和酚類物質(zhì)改性制得SACM的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析，其中SEM結(jié)果表明，SAC和SACM均具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積，內(nèi)部孔隙大多是微孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過對苯二酚改性后的SACHQ-1.0和苯鄰二酚改性后的SACCT-1.0比表面積明顯下降，而苯酚改性后的SACCT-1.0比表面積明顯上升;紅外光譜結(jié)果顯示了，SAC和SACM的結(jié)構(gòu)中有大

3、量官能團(tuán)存在，且酚類改性后的SACM結(jié)構(gòu)中的含氧官能團(tuán)明顯增多;拉曼光譜結(jié)果表明SAC和SACM結(jié)構(gòu)中的無序碳原子或結(jié)構(gòu)缺陷較少;采用漂移法測定SAC3與SACPH-1.0的pHpzc，得出SAC3和SACPH-1.0的pHpzc分別為2.62和2.21。
　　然后研究了在OG的化學(xué)還原降解過程，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)Na2S對OG的還原降解效率較低，當(dāng)Na2S濃度為10mmol/L、溫度為37℃和反應(yīng)初始pH為7.2的條件下，OG的脫色率僅為

4、49％;其中反應(yīng)初始pH值對OG的降解影響較大，pH值在7.2～8.4范圍內(nèi)，OG降解效果較好，pH＞8.4后，OG降解效果明顯變差，而pH值下降到6時，OG基本沒有降解。而投加SAC和SACM后Na2S還原降解OG的速率顯著上升，且投加SACM的效果要好于SAC;在研究SAC促進(jìn)Na2S還原降解OG的過程中，發(fā)現(xiàn)30％(Wt)的(NH4)2HPO4浸漬后制備的SAC3效果最好，當(dāng)SAC3投加量為0.3g/L、Na2S濃度為10mmol

5、/L、溫度為37℃和反應(yīng)初始pH為7.2的條件下，僅需90min后OG的脫色率就達(dá)到了100％，在SAC3/Na2S體系還原降解OG的過程中，OG的降解速率與SAC3投加量、Na2S濃度、溫度等成正相關(guān)，與pH成負(fù)相關(guān)。在SACM促進(jìn)Na2S還原降解OG的過程中，發(fā)現(xiàn)苯酚濃度為1.0mmol/L時制備的SACPH-1.0效果最佳，當(dāng)SACPH-1.0投加量為0.3g/L、Na2S濃度為10mmol/L、溫度為37℃和反應(yīng)初始pH為7.2

6、的條件下，僅需30min后OG的脫色率就達(dá)到了100％，OG的降解速率與SACPH=1.0投加量、Na2S濃度、溫度等成正相關(guān)，與pH成負(fù)相關(guān)。通過TOC和UV-Vis光譜分析，得出SAC3/Na2S和SACPH-1.0/Na2S體系中OG的礦化率分別為22.8％和34.2％，且OG結(jié)構(gòu)中的偶氮鍵和萘環(huán)結(jié)構(gòu)特征吸收峰隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷下降，最后完全消失。
　　最后研究了OG的生物降解過程，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)AGS體系降解OG的效率較低，當(dāng)A

7、GS濃度為30mmol/L、溫度為37℃和反應(yīng)初始pH為7.2的條件下，48h內(nèi)OG的脫色率僅為53.7％;遠(yuǎn)小于投加SAC3(0.3g/L)和SACPH-1.0(0.2g/L)后的72.2％和90％; SAC3/Na2S和SACPH-1.0/Na2S體系對OG的降解速率與SAC3和SACPH-1.0投加量、AGS濃度、溫度、營養(yǎng)液濃度成正相關(guān)，與pH成負(fù)相關(guān)。在單獨(dú)UASB連續(xù)流系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)水OG的濃度提高到150mg/L時，60d后

8、系統(tǒng)出水的OG濃度達(dá)到46mg/L左右;而投加碳材料后連續(xù)運(yùn)行40天，SAC3/UASB和SACPH-1.0/UASB連續(xù)流系統(tǒng)出水中OG濃度分別降低至25mg/L和16mg/L左右且保持穩(wěn)定;說明SAC3和SACPH-1.0不僅在加速AGS降解OG的血清瓶實(shí)驗(yàn)中效果優(yōu)異，而且在接近實(shí)際偶氮染料污水處理工藝的UASB連續(xù)流模型中，同樣發(fā)揮出較好的效果，使得這種環(huán)境友好型材料的實(shí)際應(yīng)用成為可能。
　　綜上可知，SAC3和SACPH-