新型复合载体的制备及其固定化微生物处理高浓度苯酚废水研究

论文摘要

本学位论文详细评述了固定化微生物技术和两相分配生物反应器技术处理高浓度苯酚废水的研究进展,并对目前研究现状与存在的问题进行了评述,提出了本学位论文的选题指导思想。设计制备了聚氨酯/有机蒙脱土复合泡沫载体(PUF/OMMT),通过向聚氨酯泡沫载体中添加有机蒙脱土(OMMT),提高了聚氨酯泡沫载体的化学和生物稳定性能,相应延长了聚氨酯泡沫的使用寿命。通过复合聚氨酯泡沫载体的SEM观察以及其化学、生物稳定性分析,当有机蒙脱土的添加量在1%时可获得最佳效果。以PUF/OMMT为载体固定化高效微生物B350,详细研究了用其处理苯酚废水时,苯酚起始浓度、pH值、温度等参数对苯酚降解效率的影响,通过与游离微生物的比较,提高了对苯酚的耐受性、降解速率以及扩大了降解条件范围,显示出固定化微生物技术处理污水时具有耐冲击的显著特点。建立了固定化微生物降解苯酚的数学模型,然后对其参数通过非线性拟合进行了求解,最后验证了所建立的数学模型,结果表明与实测数据基本吻合。数学模型的建立为实际应用提供了理论依据。采用相转化法制备了聚砜/壬醇胶囊和聚砜/有机蒙脱土小球两种萃取剂,并对其吸附苯酚的性能进行了测试,结果表明两种萃取剂都有较快的吸附速率:聚砜/壬醇胶囊一小时可达到吸附平衡,聚砜/有机蒙脱土小球则需要2小时:并且都有较大的吸附量:对于起始浓度为1906mg/L的苯酚废水,聚砜/壬醇胶囊对其的吸附量为16.3mg/g,对于起始浓度为2030mg/L的苯酚废水,聚砜/有机蒙脱土小球对其的吸附量为30.2mg/g。聚砜/有机蒙脱土小球对苯酚的吸附动力学符合Lagergren准二级吸附模型,其对苯酚的等温吸附更符合Freundlich吸附模型。以聚砜/有机蒙脱土小球为萃取剂,将固定化微生物技术引入TPPB系统对高浓度苯酚降解时,其对苯酚的降解速率可达到342.4 mg/L*h,而TPPB系统中生物相为游离微生物时,对苯酚的降解速率为208.4 mg/L*h。由此说明,TPPB系统由于固定化微生物技术的引入不仅提高了苯酚的降解速率,而且大大提高了苯酚的起始浓度。由以PUF/OMMT为载体固定化微生物作为生物相,以聚砜/有机蒙脱土小球为萃取剂作为固态萃取相,构成用于高浓度苯酚废水处理的新型两相分配生物反应器,是本学位论文的创新点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述及选题指导思想
• 1.1 引言
• 1.2 含酚废水主要处理技术
• 1.2.1 物理化学法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物化学法
• 1.3 固定化微生物技术及其处理含酚废水研究进展
• 1.3.1 固定化微生物技术
• 1.3.2 微生物的固定化方法
• 1.3.3 固定化微生物载体研究进展
• 1.3.4 固定化微生物处理含酚废水的研究进展
• 1.4 TPPB技术及其在环境治理中的研究与应用
• 1.4.1 “液—液”两相分配生物反应器
• 1.4.2 “固—液”两相分配生物反应器
• 1.5 本论文的选题指导思想
• 参考文献
• 第二章 聚氨酯/有机蒙脱土复合泡沫载体的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 聚氨酯/有机蒙脱土复合泡沫载体的化学合成基础
• 2.2.1 蒙脱土的结构、性质与改性
• 2.2.2 聚氨酯泡沫制备中的化学反应
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 试剂及原料
• 2.3.2 实验方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 有机蒙脱土的组成、结构与性能
• 2.4.2 聚氨酯/有机蒙脱土复合泡沫载体的合成及其影响因素
• 2.4.3 聚氨酯/有机蒙脱土复合泡沫载体的表征
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 固定化微生物降解苯酚研究
• 3.1 引言
• 3.2 微生物降解苯酚的机理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验材料
• 3.3.2 实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 PUF/OMMT载体材料与微生物之间的亲和性
• 3.4.2 固定化与游离微生物降解苯酚影响因素的分析与比较
• 3.4.3 固定化微生物降解苯酚数学模型的建立
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 新型两相分配生物反应器处理高浓度苯酚废水
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚砜/壬醇胶囊萃取剂的合成及其性能测试
• 4.3.2 聚砜/有机蒙脱土小球萃取剂的合成及其性能测试
• 4.3.3 新型“固—液”TPPB降解苯酚研究
• 4.4 小结
• 参考文献
• 主要结论
• 硕士期间主要科研情况
• 致谢