电辅助微生物还原降解氯酚类有机废水的机理研究

摘要

氯酚在工业与农业中有着很广泛的用途，但氯酚在环境中表现出难生物降解性和持久性，严重污染自然水体，也危害了动植物的成长。现有的处理方法主要为化学方法（高级氧化技术等）及物理方法，可以去除此类废水中的部分氯酚，效果并不理想。电辅助微生物体系将电场析氧、供氢（电子）、电子转移等反应应用于微生物降解过程，可以促进电子的传递速率，进而提高污染物的还原转化率，以达到降解的目的。
　　本文以2，4-二氯酚为标的物进行了电辅助微生物体系降解的研究，针对微生物降解有机物所需的时间较长、效率较低这一问题，重点探索了电辅助微生物系统对2,4-二氯酚废水的降解机理以及该系统的可行性。本研究采用两种运行方式:连续式与间歇式电辅助微生物运行系统。首先，用连续式电辅助微生物运行系统探索最适运行电压，对比降解效率得出最适电压为0.4V，而后在最适电压的条件下，对比研究了连续式与间歇式电辅助两种运行方式下微生物降解2,4-二氯酚的过程，结果表明，两种运行方式的主要中间产物均为2-氯酚和4-氯酚，但在2,4-二氯酚降解过程中中间产物2-氯酚和4-氯酚的比例不同，分别为1∶3和1∶2。在间歇式电辅助微生物运行系统中，微生物完全去除2，4-二氯酚需要60h，而连续式电辅助微生物运行系统则需72h。2,4-二氯酚以溶解态和胶体态两种形态（比例1∶1）存在于废水中，在间歇式运行中单纯微生物还原降解阶段内对胶体态2,4-二氯酚的水解作用要好于连续式电辅助微生物体系的水解作用。
　　研究单纯微生物还原降解运行系统降解2,4-二氯酚的过程，得出降解效率，进而与连续式、间歇式电辅助微生物还原降解系统进行对比，证明电辅助所提供的外加电子提高了微生物的还原活性，加快电子传递以促进还原反应的发生，进而提高2,4-二氯酚的降解效率。
　　电辅助微生物还原降解2,4-二氯酚的降解机理是2,4-二氯酚转化为2-氯酚与4-氯酚，后转化为苯酚，最后降解为H2O和CO2,其中2,4-二氯酚邻位脱氯是主要的降解途径。
　　该研究为环境污染治理提供了一种外加电源与微生物协同作用的新理念。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 水污染及其危害

1．2 氯酚类废水的危害及处理

1．2．1 氯酚废水的来源及危害

1．3 氯酚类废水处理技术

1．3．1 物理法

1．3．2 光降解法

1．3．3 电化学氧化法

1．3．4 化学还原法

1．3．5 Fenton法

1．3．6 生物法

1．4 电辅助微生物体系

1．4．1 电辅助微生物系统的工作原理

1．4．2 电辅助微生物系统的研究现状

1．5 课题研究的目的意义及内容

1．5．1 课题来源

1．5．2 课题研究的目的和意义

1．5．2 课题研究的主要内容

第二章 电辅助微生物还原降解2，4-二氯酚研究

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验设备

2．3 实验装置

2．4 电辅助微生物系统的接种及运行控制

2．5 分析方法

2．5．1 线性拟合标准曲线的绘制

2．6 电压对2，4-二氯酚降解效率的影响

2．6．1 不同电位下2，4-二氯酚的降解效率

2．6．2 不同电位下2，4-二氯酚的动力学特性

2．7 间歇式与连续式供电电辅助微生物还原降解系统

2．7．1 间歇式供电电辅助微生物还原降解系统

2．7．2 连续式供电电辅助微生物还原降解系统

2．7．3 以上两种运行方式的结果比较

2．8 本章小结

第三章 单纯微生物还原降解2，4-二氯酚研究

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．3 实验装置

3．4 分析方法

3．5 单纯微生物还原降解2，4-二氯酚研究

3．6 电辅助微生物系统与单纯微生物系统降解2，4-二氯酚结果比较

3．7 本章小结

第四章 电辅助微生物还原降解2，4-二氯酚的机理探索

4．1 前言

4．2 实验材料与仪器

4．3 循环伏安曲线研究

4．4 降解机理的研究

4．5 本章小结

第五章 小结与建议

5．1 实验结论

5．2 实验建议

参考文献

发表论文及科研情况

致谢