電-生物耦合技術(shù)對難降解有機(jī)物的去除效能的研究.pdf

1、本研究構(gòu)建了一體式生物膜電極反應(yīng)器(BER)試驗裝置，以偶氮染料活性艷紅X-3B作為代表性難降解有機(jī)物，對生物膜電極反應(yīng)器(BER)降解難降解有機(jī)物X-3B的降解特性進(jìn)行了研究。研究了反應(yīng)器構(gòu)造因子對BER降解X-3B的影響;研究了反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)對BER降解X-3B的影響以及BER對X-3B脫色和中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化特性。試驗結(jié)果如下:
　　構(gòu)建了8組不同構(gòu)型的反應(yīng)器，對BER電極構(gòu)型及材料進(jìn)行研究。研究了4種不同陰極構(gòu)型對BER處理X-

2、3B的特性，結(jié)果表明不同陰極構(gòu)型BER對X-3B的脫色效率與單位陰極面積電流密度成正相關(guān)。其中，最優(yōu)陰極構(gòu)型BER對X-3B的脫色效率為66.79％，其電流密度最大，表觀內(nèi)阻最小。研究了顆粒活性炭填充對BER處理X-3B的影響。結(jié)果表明，顆粒活性炭填充可以縮短反應(yīng)器馴化掛膜時間，但其X-3B脫色率比無活性炭填充BER低17.75％。研究了不同電極材料對BER處理X-3B的影響，結(jié)果表明，以Ti/IrO2-Ta2O5涂層DSA電極為陽極的

3、BER對X-3B的脫色率明顯優(yōu)于以石墨為陽極BER，其分解電壓和內(nèi)阻也更小。通過電鏡掃描結(jié)果表明Ti/IrO2-Ta2O5涂層的DSA電極穩(wěn)定性和催化活性優(yōu)于石墨電極。
　　研究了反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)對BER降解X-3B的影響。結(jié)果表明，外加電場促進(jìn)了微生物對X-3B的脫色，不同構(gòu)型BER的分解電壓在1V左右，0.8V電壓下產(chǎn)生的電流微小，電-生物耦合作用對X-3B脫色效果不明顯。溫度通過影響B(tài)ER中的微生物活性和電流密度，從而影響B(tài)E

4、R對X-3B脫色率。溫度在32℃時，BER脫色效果最好。溫度繼續(xù)升高，電流密度減小，脫色效果下降。適量的無機(jī)鹽的引入，增加了反應(yīng)體系的導(dǎo)電性，有利于電子的傳遞。當(dāng)NaCl濃度為0.33g/L時，較之不加NaCl，脫色率提高了22.85％。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到3.30g/L時，溶液滲透壓升高，對微生物生理代謝造成不可逆轉(zhuǎn)的抑制和毒害作用，微生物的種類和數(shù)量減少，導(dǎo)致X-3B脫色效果明顯下降。
　　結(jié)合UV-Vis掃描圖譜、FT-IR和

5、GC-MS圖譜分析了BER對X-3B脫色和中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化特性。0.8V電壓下微生物對苯環(huán)類、萘環(huán)類有機(jī)物的進(jìn)一步降解作用不明顯。1V電壓時，苯環(huán)類、萘環(huán)類以及三嗪類物質(zhì)能夠被繼續(xù)降解，主要轉(zhuǎn)化為烴類、醛類和酮類物質(zhì)，以及羧基等及其衍生的小分子有機(jī)物。不同反應(yīng)器構(gòu)型在1V電壓下的降解機(jī)理無明顯差別，DSA-BER系統(tǒng)的共軛體系破壞較其他系統(tǒng)徹底，產(chǎn)生的小分子有機(jī)物積累較多。對1V電壓下，BER中X-3B的降解路徑進(jìn)行初步分析，X-3B染料中