碳納米管加速偶氮染料厭氧降解機理研究.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，水力停留時間較長等問題。本研究選取碳納米管作為氧化還原介體，探討其促進偶氮染料厭氧生物降解效果。
　　本論文對碳納米管進行表征，發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)團簇管狀體、表面存在多種含氧官能團、結(jié)構(gòu)中碳原子具有Sp2雜化特性，并且存在無序碳原子和結(jié)構(gòu)缺陷。碳納米管對

2、偶氮染料的吸附過程可通過Langmuir吸附等溫曲線和準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)良好擬合。通過考察碳納米管促進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，其促進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GC/MS對染料降解產(chǎn)物分析得出，Na2S還原和PMS氧化降解染料途徑存在差異，Na2S還原體系主要通過發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，

3、促使偶氮鍵還原斷裂，達到脫色降解的目的，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。
　　通過兩種化學(xué)實驗證明，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程中，同樣具有加速染料降解效果。碳納米管促進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)，染料降解過程符合一級降解動力學(xué);并且厭氧促進體系中COD去除率可達到40.5%;電子供體類型對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)器中同樣可以促進染料厭氧生物降解。反應(yīng)器連續(xù)運行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