固定式TiO-,2-光催化-生物聯(lián)合降解內(nèi)分泌干擾素——雙酚A.pdf

1、作為重要的化工原料，雙酚A隨著其大量的使用越來越多的進入到環(huán)境中。并且由于其難降解性在環(huán)境中積累并經(jīng)由生物積累效應(yīng)進入人體：對人體健康和水質(zhì)安全構(gòu)成了巨大的威脅。當(dāng)前對雙酚A的控制技術(shù)主要集中在生物處理方面，然而當(dāng)前污水處理廠中設(shè)置的常規(guī)的處理工藝無法有效降解這些難生物降解污染物質(zhì)。 本文在生物處理的基礎(chǔ)上，提出了利用光催化氧化技術(shù)和生物處理技術(shù)聯(lián)合處理雙酚A的設(shè)想并進行了探索和研究。光催化/生物聯(lián)合技術(shù)是一種相對于純生物降解更

2、為優(yōu)越的處理技術(shù)，其原因在于：光催化能夠?qū)㈦y生物降解物質(zhì)分解為易生物降解的小分子物質(zhì)；然后再由微生物對這些小分子物質(zhì)進行有效的生物降解。與以往的光催化和生物降解的協(xié)作處理工藝不同的是本文所提出的聯(lián)合處理工藝是在同一地點、同一時間中產(chǎn)生作用的，而不是以往的存在先后順序的協(xié)作處理工藝。 本文首先對TiO<,2>的固定化工藝進行了研究?？紤]到反應(yīng)器內(nèi)載體的懸浮需要，選取了聚氨酯泡沫為催化劑載體。為了在這種不耐高溫的載體上固定TiO<,

3、2>而試驗了多種不同的固定化方法。并通過對固定化TiO<,2>載體的表觀形態(tài)、光催化的性能、固定化TiO<,2>晶體的晶相、TiO<,2>表面微觀形態(tài)等方面對不同工藝進行考察。同時還對降解過程的動力學(xué)進行分析來驗證考察的結(jié)果。結(jié)果表明：微波輔助液相沉積法固定TiO<,2>的效果最佳。所制備的載體表面TiO<,2>分布均勻、細致；TiO<,2>是銳鈦型和金紅石型的混晶體系；180分鐘內(nèi)羅丹明B的降解率在80％左右。重復(fù)試驗6次，沒有發(fā)現(xiàn)明

4、顯的TiO<,2>脫落，降解率基本保持不變，有較好的使用壽命。 為了實現(xiàn)光催化和生物的聯(lián)合降解，本文還研制了一種新型的光催化反應(yīng)器——水平旋流式光催化反應(yīng)器 (HCBPR)。該反應(yīng)器結(jié)合了旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)器和三相式流化床反應(yīng)器的優(yōu)點。載體在氣流和水流推動下沿中心布置的紫外燈管旋轉(zhuǎn)，能夠與污染物質(zhì)有效的進行接觸和降解；適量的曝氣還提供了微生物生存所需要的條件；聚氨酯泡沫載體的多孔結(jié)構(gòu)微生物提供了必要的屏障，使得微生物能夠在紫外光和羥基自

5、由基的雙重脅迫下仍然生長。通過對該反應(yīng)器的水力混合特性的研究，認為當(dāng)曝氣量為0.1m<'3>/h條件下，具有最小的死區(qū)率和較好的水力混合程度。其次，對雙酚A在HCBPR反應(yīng)器內(nèi)的光催化降解過程進行了考察。對初始雙酚A濃度、初始pH值、催化劑投加量(填充比)、反應(yīng)溫度四個指標的考察結(jié)果表明：當(dāng)初始雙酚A濃度為10mg/L、初始pH值為堿性條件、填充比為1％下雙酚A具有最高的降解率，可以達到100％。此外反應(yīng)溫度對降解率的影響不是很大。然后

6、，在HCBPR反應(yīng)器中考察了光催化/生物聯(lián)合降解雙酚A的降解過程。在單獨的曝氣反應(yīng)器內(nèi)先是進行了TiO<,2>載體的生物掛膜和馴化。經(jīng)過約15天的接種，總生物量經(jīng)歷了先下降再回升并趨于平穩(wěn)的變化過程，表明接種成功。隨后在HCBPR反應(yīng)器內(nèi)考察雙酚A的降解率變化。在不同運行條件下，依次經(jīng)歷了光降解、光催化降解、光催化/生物降解Ⅰ、生物降解Ⅰ、光催化生物降解Ⅱ和生物降解Ⅱ六個階段。結(jié)果表明，在生物降解的輔助作用下，雙酚A的降解率比純光催化提