新型高效吸附樹脂的合成及其微生物固定化處理高濃度苯酚廢水研究.pdf

1、目前對于高濃度苯酚廢水（>5000 mg/L）的處理以吸附法為主，丙烯酸酯類樹脂由于帶有大量的酯基和苯酚分子間可以產(chǎn)生氫鍵作用，對苯酚具有良好的吸附作用，同時它的吸附容量大、化學穩(wěn)定性好，使用壽命長，粒徑大小可控，因而在吸附法處理高濃度苯酚廢水中得到廣泛的應用。本文通過對樹脂配方的調(diào)整，可以使其具有更好的吸附性能和使用性能。但是由于吸附法本身存在吸附劑吸附飽和之后需要進行解吸再生，殘留苯酚濃度較高（存在平衡濃度）等問題，通過吸附-固定化

2、微生物降解技術(shù)將生物法引用到處理體系中，可以很好地解決這一問題。然而作為在該技術(shù)中起主要作用的載體（吸附劑），丙烯酸酯類樹脂小球由于較難掛膜，使其直接應用于吸附-固定化微生物降解技術(shù)受到了很大的限制。針對上述實際應用中存在的一些缺陷，本論文主要展開了以下三部分工作：
　?。?）合成了一種新型丙烯酸酯類樹脂（BMS樹脂），用以處理超高濃度的苯酚廢水。該樹脂在pH=4-7范圍內(nèi)對苯酚有良好的吸附性，并且該吸附過程受溫度影響很小。Lan

3、gmuir和 Freundlich吸附方程均能較好地擬合平衡吸附數(shù)據(jù)，而對于Freundlich方程的擬合程度更好，說明該吸附過程為多分子層吸附。通過與活性炭纖維（ACF）和XAD-4樹脂的對比實驗發(fā)現(xiàn)，該樹脂在高濃度下具有超大吸附量（最大可達1107.53 mg/g），更適合處理超高濃度的苯酚廢水（10000 mg/L-93000 mg/L）。另外，吸附達飽和的BMS樹脂可以用10%氫氧化鈉溶液進行再生后投入循環(huán)使用，再生后BMS樹脂

4、的吸附性能幾乎沒有下降。吸附動力學數(shù)據(jù)則與pseudo-second-order方程的擬合度最佳，苯酚分子由粒子表面向粒子內(nèi)部擴散的速率是決定吸附速率的主要因素。同時通過對吸附過程的熱力學計算進一步驗證了吸附機理。
　?。?）由于吸附法在吸附劑吸附飽和之后需要對吸附劑進行再生，可以通過引入微生物降解技術(shù)來解決這一問題，實現(xiàn)原位再生，同時解決單純微生物法一般不能直接用于高濃度苯酚廢水的濃度限制問題。但是作為吸附劑的丙烯酸酯型吸附樹脂

5、存在掛膜難的問題，因此本文設計了一種新的復合材料來滿足使用需求。以對微生物具有很好親和力的聚酯纖維作為基體材料，將吸附樹脂直接聚合在纖維基體上，它可以同時扮演微生物載體和苯酚吸附劑的角色。通過對苯酚降解菌的馴化及其固定化得到復合材料，用以處理高濃度的苯酚廢水（濃度范圍3000-5000 mg/L）。選用Pseudomonas putida為苯酚降解菌，該菌種經(jīng)過馴化之后，確定了其降解苯酚的最佳條件為T=30?C, pH=7。在該最佳條件

6、下，將Pseudomonas putida負載在制備好的復合載體（吸附劑）上進行苯酚的降解。該過程可以將3000 mg/L、4000 mg/L、5000 mg/L的苯酚溶液分別在60 h、70 h、80 h內(nèi)完全處理干凈（苯酚濃度降為0）。為了分析其降解機理，分別對載體本身的吸附性能和釋放性能進行了研究，提出了新的“吸附-微生物降解-釋放”理論，為其相關(guān)研究和工程實際應用提供科學理論依據(jù)。
　　（3）活性炭纖維（ACF）材料由于其

7、本身的結(jié)構(gòu)特點，很適合用作吸附-固定化微生物法中的載體，因此本文也以ACF為載體，負載馴化后的Pseudomonas putida，對高濃度苯酚廢水的降解效果進行了研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，其吸附特性與釋放性能表現(xiàn)出和樹脂型吸附劑不同的機理，在本論文研究的濃度范圍內(nèi)（10000 mg/L左右）可以使微生物的降解效率達到最大，可以將濃度為10000 mg/L的苯酚廢水在120 h內(nèi)完全處理干凈。因此，在處理超高濃度的苯酚溶液中具有獨特的優(yōu)勢。同