碳納米管加速偶氮染料厭氧降解機(jī)理研究.pdf

1、偶氮染料廢水由于成分復(fù)雜、毒害性物質(zhì)含量高、水量大等特點(diǎn)已成為較難處理的工業(yè)廢水之一。在眾多水處理工藝中，厭氧-好氧組合工藝被認(rèn)為是處理偶氮染料廢水有效手段，但也存在厭氧階段脫色效率較低，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題。本研究選取碳納米管作為氧化還原介體，探討其促進(jìn)偶氮染料厭氧生物降解效果。
　　本論文對(duì)碳納米管進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)團(tuán)簇管狀體、表面存在多種含氧官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)中碳原子具有Sp2雜化特性，并且存在無(wú)序碳原子和結(jié)構(gòu)缺陷。碳納米管對(duì)

2、偶氮染料的吸附過(guò)程可通過(guò)Langmuir吸附等溫曲線和準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)良好擬合。通過(guò)考察碳納米管促進(jìn)Na2S還原和PMS氧化降解染料，結(jié)果表明碳納米管可顯著促進(jìn)染料降解，可作為理想的氧化還原介體;并且發(fā)現(xiàn)碳納米管相比于活性炭更具有優(yōu)勢(shì)，其促進(jìn)Na2S還原染料和PMS氧化染料的降解速率分別是活性炭的4.7倍和9.2倍。通過(guò)GC/MS對(duì)染料降解產(chǎn)物分析得出，Na2S還原和PMS氧化降解染料途徑存在差異，Na2S還原體系主要通過(guò)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，

3、促使偶氮鍵還原斷裂，達(dá)到脫色降解的目的，降解產(chǎn)物主要為芳香胺類;而PMS氧化體系是碳納米管提供電子活化PMS產(chǎn)生強(qiáng)氧化性SO(4)·自由基降解染料，并且具有43.1%的礦化效果，降解產(chǎn)物主要為含氧芳香族化合物。
　　通過(guò)兩種化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，碳納米管具有氧化還原介體特性，當(dāng)將其應(yīng)用于厭氧生物降解偶氮染料過(guò)程中，同樣具有加速染料降解效果。碳納米管促進(jìn)體系染料降解速率分別提升了3.5倍(AO7)、5.0倍(OG)、2.5倍(CR)、3.4

4、倍(DB71)，染料降解過(guò)程符合一級(jí)降解動(dòng)力學(xué);并且厭氧促進(jìn)體系中COD去除率可達(dá)到40.5%;電子供體類型對(duì)染料降解有較大影響，應(yīng)選擇混合碳源或者甲酸鈉碳源作為電子供體;染料降解速率隨著污泥濃度、CNT投加量、碳源投加量的增加而提高。通過(guò)建立連續(xù)流UASB反應(yīng)器，得出碳納米管在連續(xù)流反應(yīng)器中同樣可以促進(jìn)染料厭氧生物降解。反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行50天，投加體系相比未投加體系要多降解染料AO7約21.42g。
　　碳納米管具有氧化還原介體特