厭氧污泥及納米零價(jià)鐵對染料的降解特性及機(jī)理研究.pdf

1、染料廢水是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生的主要污染物之一，對人類和其他生物具有嚴(yán)重的毒害作用，需要經(jīng)過無害化處理才可以排放到環(huán)境中?；谖⑸锝到庾饔玫膮捬跷勰喾ū徽J(rèn)為是一種效果好，成本低且適用范圍廣的染料污水處理技術(shù)。本研究成功地馴化出可以在厭氧條件下高效降解偶氮、蒽醌和三苯甲烷染料的厭氧污泥，并初步探究了一步法合成的二氧化硅包覆型納米零價(jià)鐵(SiO2-nZVI)材料對染料降解的加速作用。
　　研究發(fā)現(xiàn)，馴化后的厭氧污泥對本研究中所選取的偶氮、蒽

2、醌和三苯甲烷類染料均有良好的降解效果，其中對偶氮類染料在12 h內(nèi)的降解率均超過80％，對多數(shù)蒽醌類和三苯甲烷類染料在12h內(nèi)的降解率也可達(dá)到70％以上。
　　馴化后的厭氧污泥在染料連續(xù)投加到第10天時(shí)，仍對其有著較高的降解率，且10天內(nèi)降解率較穩(wěn)定，沒有大幅波動(dòng)?；瘜W(xué)需氧量(COD)測定結(jié)果顯示厭氧污泥在反應(yīng)起始的前6h內(nèi)對體系中COD的降解速率最大，而在后6h中，COD值沒有明顯的下降。反應(yīng)結(jié)束后，溶液中的COD值為初始值的5

3、2％。
　　變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)結(jié)果表明，隨著環(huán)境中染料濃度的增加，厭氧污泥中的細(xì)菌群落發(fā)生改變，不能在高濃度染料環(huán)境中生存的細(xì)菌被淘汰。經(jīng)測序及生物信息學(xué)分析，馴化后厭氧污泥中的微生物主要屬于酸桿菌門、厚壁菌門、擬桿菌門、綠彎菌門及變形菌門。
　　三類染料的降解產(chǎn)物通過高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)和氣象色譜質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)的方法加以鑒定。在偶氮類染料甲基橙的降解過程中，厭氧污泥可將其偶氮鍵斷

4、裂，使甲基橙降解為N，N-二甲基-1，4-對苯二胺和對氨基苯磺酸。在三苯甲烷類染料孔雀石綠的降解過程中，孔雀石綠可在厭氧污泥的作用下變?yōu)殡[色孔雀綠，繼續(xù)降解生成N，N-二甲基苯胺，N，N-二甲基-3-氨基苯酚和對二甲氨基二苯甲酮三種物質(zhì)。在蒽醌類染料活性藍(lán)19的降解過程中，可檢測到其在厭氧污泥作用下的兩種降解產(chǎn)物分別為乙酰苯和2-甲基苯甲酸。
　　一步法合成的SiO2-nZVI為核殼型結(jié)構(gòu)，平均粒徑在15-22 nm之間。電子透射

5、顯微鏡觀察結(jié)果顯示外層的二氧化硅薄膜較為均勻，膜厚度約為10 nm。包覆后的SiO2-nZVI相比nZVI有更強(qiáng)的抗氧化能力且酸性的pH環(huán)境更有利于SiO2-nZVI對染料進(jìn)行降解。共降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明SiO2-nZVI的加入可以明顯提高厭氧污泥對染料的降解速率，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中有重要意義。
　　綜上，本研究成功馴化出可高效降解偶氮、蒽醌、三苯甲烷染料的厭氧污泥，并探究了污泥中微生物群落的多樣性及三類染料的降解機(jī)理。并通過引入SiO