新型高效吸附樹(shù)脂的合成及其微生物固定化處理高濃度苯酚廢水研究.pdf_第1頁(yè)
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1、目前對(duì)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(shù)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(duì)苯酚具有良好的吸附作用,同時(shí)它的吸附容量大、化學(xué)穩(wěn)定性好,使用壽命長(zhǎng),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(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)樹(shù)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(jìn)行解吸再生,殘留苯酚濃度較高(存在平衡濃度)等問(wèn)題,通過(guò)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(wèn)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(shù)脂小球由于較難掛膜,使其直接應(yīng)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(duì)上述實(shí)際應(yīng)用中存在的一些缺陷,本論文主要展開(kāi)了以下三部分工作:
  (1)合成了一種新型丙烯酸酯類樹(shù)脂(BMS樹(shù)脂),用以處理超高濃度的苯酚廢水。該樹(shù)脂在pH=4-7范圍內(nèi)對(duì)苯酚有良好的吸附性,并且該吸附過(guò)程受溫度影響很小。Lan

3、gmuir和 Freundlich吸附方程均能較好地?cái)M合平衡吸附數(shù)據(jù),而對(duì)于Freundlich方程的擬合程度更好,說(shuō)明該吸附過(guò)程為多分子層吸附。通過(guò)與活性炭纖維(ACF)和XAD-4樹(shù)脂的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該樹(shù)脂在高濃度下具有超大吸附量(最大可達(dá)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(dá)飽和的BMS樹(shù)脂可以用10%氫氧化鈉溶液進(jìn)行再生后投入循環(huán)使用,再生后BMS樹(shù)脂

4、的吸附性能幾乎沒(méi)有下降。吸附動(dòng)力學(xué)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(kuò)散的速率是決定吸附速率的主要因素。同時(shí)通過(guò)對(duì)吸附過(guò)程的熱力學(xué)計(jì)算進(jìn)一步驗(yàn)證了吸附機(jī)理。
 ?。?)由于吸附法在吸附劑吸附飽和之后需要對(duì)吸附劑進(jìn)行再生,可以通過(guò)引入微生物降解技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)原位再生,同時(shí)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(wèn)題。但是作為吸附劑的丙烯酸酯型吸附樹(shù)脂

5、存在掛膜難的問(wèn)題,因此本文設(shè)計(jì)了一種新的復(fù)合材料來(lái)滿足使用需求。以對(duì)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(shù)脂直接聚合在纖維基體上,它可以同時(shí)扮演微生物載體和苯酚吸附劑的角色。通過(guò)對(duì)苯酚降解菌的馴化及其固定化得到復(fù)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(guò)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(fù)載在制備好的復(fù)合載體(吸附劑)上進(jìn)行苯酚的降解。該過(guò)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(jī)理,分別對(duì)載體本身的吸附性能和釋放性能進(jìn)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(shí)際應(yīng)用提供科學(xué)理論依據(jù)。
 ?。?)活性炭纖維(ACF)材料由于其

7、本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),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(fù)載馴化后的Pseudomonas putida,對(duì)高濃度苯酚廢水的降解效果進(jìn)行了研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),其吸附特性與釋放性能表現(xiàn)出和樹(shù)脂型吸附劑不同的機(jī)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(dá)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。同

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