光催化氧化与生物降解一体式内循环反应器处理苯酚

摘要

在进行难降解有机废水的处理时，人们采用了光催化氧化与生化组合的方法，取得了良好的效果，然而目前所进行的光催化和生物处理是分开来做的，这就存在着效率的问题，如光催化处理多久再进行生化反应才可达到去除效率最高的目的，又如生化处理到什么程度再进行光催化降解才可达到彻底去除的效果，效率的问题往往带来科研的复杂化，也限制了组合方法的实际应用。本课题将TiO2催化剂薄膜与生物膜组合为一体，开发了一种光催化氧化与生物降解一体式内循环反应器，并用于苯酚的处理。 实验分别比较了5种方法降解苯酚的效率，即在单独的光催化氧化、单独的生物法、先光催化氧化再生物降解、先生物降解再光催化氧化以及光催化氧化与生物降解一体化等条件下的降解效率，重点比较了苯酚矿化的程度。 结果表明当采用单独的生物方法对苯酚进行降解时，苯酚的降解速率比单独的光催化氧化要快，但两种方法对苯酚的矿化程度却不同，当进水苯酚浓度大于50mg/L时，两者的矿化程度都很低，即相应的COD去除率小于50％，但当进水苯酚浓度减小到10mg/L时，光催化的矿化程度要更高，COD去除率可达70％，生化反应下COD几乎没有去除；当光催化氧化/生物降解和生物降解/光催化氧化分别进行分步组合并对苯酚(50mg/L)进行降解时，苯酚的降解效率都有所提高，相应的COD去除率分别提高到70％和60％。而采用光催化氧化与生物降解一体化方法对苯酚进行处理时，苯酚的降解效率进一步提高，同时COD的去除率高达95％以上。实验还考查了反应器的水利学特性，分析了生物膜上的微生物特性。 实验证明，作为处理苯酚废水的一种新型光催化氧化与生物膜一体式内循环反应器具有广阔的发展前景。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1水体污染现状

1.1.1水环境污染现状

1.1.2含酚废水污染状况

1.2酚类废水处理技术

1.2.1常规方法

1.2.2新型技术方法

1.3光催化氧化技术

1.3.1光催化原理

1.3.2光催化氧化应用进展

1.4光催化氧化与生化组合反应的研究进展

1.5课题研究的目的和意义

1.6课题研究的主要内容

1.7本课题研究的创新点

1.8课题研究方法

第二章光催化氧化与生物降解一体式反应器

2.1反应器结构

2.1.1光催化氧化与生物降解一体式反应器

2.1.2反应器中光催化氧化部分

2.1.3反应器中生物膜部分

2.1.4蜂窝陶瓷填料

2.2光催化薄膜的制备

2.2.1光催化剂制备方法简介

2.2.2光催化溶胶的制备

2.2.3光催化薄膜的制作

2.2.4实验所用材料

2.2.5光催化溶胶的制备与保存

2.2.6不同煅烧温度对薄膜的影响

2.2.7不同薄膜厚度的对比

2.2.8不同载体的选择

2.2.9光催化薄膜的寿命

2.3反应器的操作性能

第三章不同方法下苯酚降解规律的研究

3.1实验方法

3.1.1单独光催化及单独生化实验的方法

3.1.2光催化与生化分步组合降解苯酚实验的方法

3.1.3光催化与生化一体式内循环反应器降解苯酚实验的方法

3.2光催化氧化降解苯酚

3.2.1分析方法

3.2.2光催化氧化降解苯酚

3.3生物膜降解苯酚的规律

3.3.1微生物的驯化及挂膜

3.3.2生物膜降解苯酚

3.4光催化氧化与生物膜法组合降解苯酚

3.4.1光催化氧化-生物降解分步组合降解苯酚

3.4.2生物-光催化氧化降解分步组合降解苯酚

3.4.3光催化氧化与生物降解一体化组合降解苯酚

3.5本章小结

第四章紫外线照射下微生物特性的研究

4.1生物膜提取

4.2生物膜中DNA提取

4.3生物膜测序及碱基对的比较

第五章结论和建议

5.1光催化/生化一体式内循环反应器的优缺点

5.1.1光催化/生化一体式内循环反应器的优点

5.1.2光催化/生化一体式内循环反应器的缺点

5.1结论

参考文献

附录

致谢