微生物燃料电池辅助转盘液膜光催化降解染料废水

为提高光催化反应中光生电子与空穴的分离效率,提出了微生物燃料电池产电辅助转盘式双极液膜光催化降解染料废水的方法。以苋菜红为目标污染物配制模拟染料废水,利用微生物燃料电池产电作为转盘液膜光催化反应器的外加电场,以期提高液膜光催化对染料废水的降解效率。通过考察微生物燃料电池组连接方式、转盘转速、废水初始浓度、p H值以及电解质浓度等因素,优化了光催化降解反应条件,并通过对降解中间产物的测定初步推测了苋菜红的光催化降解机制。结果表明,2组燃料电池串联可有效提高光催化降解效率,在转速为90r/min、p H值为4.40、废水初始浓度不高于40mg/L条件下可以实现理想的脱色率和脱色量;溶液电导率的增加对降解效果有抑制作用;MFC辅助光催化反应主要通过破坏染料分子中的偶氮共轭发色体系实现脱色,可对降解中间产物起到一定的矿化作用。     

高盐条件下偶氮染料兼氧生物降解性能研究

研究活性染料与不同浓度葡萄糖在共基质条件下的兼氧生物降解性能,在此基础上,研究K-2BP在不同盐浓度条件下的兼氧生物降解性能.选择K-2BP作为目标污染物进行静态反应器生物降解试验,结果表明:兼氧微生物在只有K-2BP作为基质时对染料的降解率较低;葡萄糖存在时,能提高兼氧生物对染料的降解能力,葡萄糖为800 mg/L时,6 h染料降解率为64.1%,而葡萄糖浓度为1 000 mg/L时,不利于染料降解,6 h染料降解率为46%,与不投加葡萄糖情况的降解率接近.葡萄糖浓度为800mg/L,盐浓度分别为2,5,10和20 g/L,其一级降解动力常数分别为0.105 78,0.049 47,0.028 69,0.022 75 mg/L.h;半衰期分别为6.99,14.15,22.55,30.21 h.随盐浓度梯度升高,染料的兼氧降解动力学常数逐渐降低,当盐浓度超过2 g/L时,会抑制兼氧微生物对染料的降解.     

含盐条件下偶氮染料兼厌氧性生物的降解性能

研究活性染料与不同浓度葡萄糖共基质条件下的兼厌氧性生物降解性能和K-2BP在不同盐浓度条件下的兼厌氧性生物降解性能.选择K-2BP作为目标污染物进行静态反应器生物降解实验.结果表明,兼厌氧性微生物在只有K-2BP作为基质时对染料的降解率较低,葡萄糖存在时,能提高兼厌氧性生物对染料的降解能力;葡萄糖为800mg/L时6h染料降解率为64.1%,而葡萄糖浓度为1 000mg/L时,不利于染料降解,6h染料降解率为46%,与不投加葡萄糖情况的降解率接近.葡萄糖浓度为800mg/L,盐浓度分别为2g/L,5g/L,10g/L和20g/L,其一级降解动力常数分别为0.105 78mg/L.h,0.049 47mg/L.h,0.028 69mg/L.h,0.022 75mg/L.h;半衰期分别为6.99h,14.15h,22.55h,30.21h.随盐浓度梯度升高,染料的兼厌氧性降解动力学常数逐渐降低,高盐浓度会抑制兼厌氧性微生物对染料的降解.     

Ce-N-TiO2/AC光催化剂催化氧化染料废水试验

目的 考察制备的Ce-N-TiO2/AC光催化剂对有机染料废水的处理效果,确定其去除甲基橙染料废水的工艺条件.方法 在自制光催化反应器中,利用制备的Ce-N-TiO2/AC光催化剂在紫外灯的条件下处理染料废水,分析对比在不同因素条件下对染料废水的降解率.结果 Ce-N-TiO2/AC光催化剂对染料废水具有较高的脱色率.在适宜条件:染料废水质量浓度为40 mg/L,初始pH =4.0,光催化剂投加量为4g/L,Ce4掺杂质量分数为2.0％、N掺杂质量分数为1.3％,反应时间210 min,染料废水的脱色率可达86.6％,复用次数达5次.结论 制备Ce4+和N共掺杂改性后的光催化剂,具有较高的重复利用率,相比单掺杂光催化剂,提高光催化能力效果明显.     

焦炭负载TiO2光催化降解阳离子艳红染料废水的研究

以Na2SiO3为黏结剂,将纳米TiO2固定在焦炭载体上,制备了负载型纳米TiO2光催化剂.并以此作催化剂,在紫外灯或太阳光照射下,对阳离子艳红染料废水进行光催化降解实验研究,探讨了催化剂投加量、外加氧化剂量、使用寿命和反应时间等因素对光降解反应的影响.实验结果表明,在紫外光或太阳光照射下、催化剂用量3 g/L、氧化剂(质量分数10%H2O2)为0.1 mL的条件下,质量浓度为20 mg/L的阳离子艳红染料废水经过20 min的处理,其脱色率达到96.5%.     

AFB-MFC系统有机基质降解及产电模型

为了探明厌氧流化床微生物燃料电池(AFB-MFC)产电及有机基质降解之间的关系,基于AFB-MFC阳极系统物料平衡和微生物的增长建立了有机基质降解数学模型,并基于进水流量、外电阻及有机基质浓度建立了产电模型,通过AFB-MFC系统处理高浓度有机废水试验对有机基质降解模型和产电模型进行了验证。AFB-MFC系统有机基质降解动力学模型为q=0.607S/(398.82+S),产电模型为:U=96485S/8*Q·[6×10-6S-0.0133]·Rex。     

用于染料废水光降解处理的催化剂及其作用机制

光催化氧化法降解染料废水是目前研究的热点.综述了近年来国内外染料废水光催化降解的研究现状及不同催化剂体系对各种染料的降解作用机制.通过对以TiO2为主的光催化剂在不同光照强度、不同pH、不同染料初始浓度、不同反应器等条件下降解效果的比较,论述了其优越性、不足和影响机制.同时,指出了光催化降解染料及印染废水技术需要进一步解决的问题.     

铁锰复合阴极MFC-EF耦合系统产电及降解RhB效能

为实现微生物燃料电池（MFC）微电的原位利用,结合电芬顿（EF）技术的优势,构建MFC-EF耦合系统.为进一步提高该耦合系统性能,在Fenton催化剂铁的基础上引入类芬顿（Fenton-like）催化剂锰,制备出铁锰双金属复合阴极（FeMnO_x/CF复合电极,其中CF指碳纤维刷）,并与碳纤维（CF）无负载电极、Fe&Fe₂O₃/CF复合电极对比,探究MFC-EF耦合系统的电化学性能及其对目标污染物罗丹明B（RhB）的降解效果.结果表明,铁锰复合电极成功负载了Fe和Mn的二元金属氧化物,提高了耦合系统的最大输出功率（5.47 W/m³）,降低了电池的内阻（109.00 Ω）,提高了RhB的去除率（91.60%）和矿化率（30.84%）.此外,FeMnO_x/CF复合电极摆脱了常规Fenton体系对阴极液pH的严格限制,扩大了MFC-EF耦合系统的阴极液pH范围.本研究实现了污染物处理过程中的资源再生和利用,有望为实际染料废水处理提供新的思路.     

超声联合PW11O7-39/TiO2光催化降解亚甲基蓝

探讨了在超声波作用下,PW11O7-39/TiO2光催化降解模拟亚甲基蓝染料废水的效果,研究了超声功率、初始pH和催化剂投加量等因素对降解亚甲基蓝废水的影响.亚甲基蓝在碱性条件下更容易被降解,PW11O7-39/TiO2投加量在0.2～0.4 g/L、超声功率在250～350 W降解效果较好.在超声功率为250 W、pH为7.5、PW11O7-39/TiO2投加量为0.2 g/L的条件下,初始质量浓度为5 mg/L的亚甲基蓝模拟废水在超声催化90 min后色度去除率达99%以上,180 min后TOC去除率可达62%.超声联合PW11O7-39/TiO2光催化降解亚甲基蓝的效果明显优于单纯超声和PW11O7-39/TiO2光催化的降解效果.     

乙酸钠为基质的微生物燃料电池产电过程

以多孔碳纸为阳极,耐水性电催化材料为阴极,设计了无媒介双室微生物燃料电池(MFC).以厌氧污泥为出发菌株,乙酸钠为底物,外接一定负载条件下,进行MFC产电过程研究.分别研究进水质量浓度在800 mg/L,1200 mg/L,1600 mg/L,2000 mg/L,以及在外电阻条件为400Ω、600Ω、800Ω、1000Ω,水力停留时间48 h时,负载两端的电压、功率密度、电化学池中生物量(VSS)和出水COD的变化规律.结果表明,进水质量浓度升高时,阳极池内生物量减少,COD去除率降低,MFC功率密度提高.在进水乙酸钠质量浓度为2000 mg/L时,MFC最高功率密度为35.71 mW/m2,电流密度为345 mA/m2.外电阻阻值降低后,平均出水COD升高,MFC电流升高,阳极池微生物产电能力增强.     

负载型TiO2光催化剂的制备及光催化活性研究

目的 研究TiO2的光催化活性,制备可悬浮的负载型TiO2光催化剂,并以活性艳红X-3B有机染料为降解对象来检验光催化剂的光催化活性.方法 以钛酸正四丁酯为前躯体、无水乙醇为溶剂、以粒径2～3 mm粗孔硅胶微球为载体,用溶胶-凝胶法制备负载型TiO2光催化剂.以20 W(λ=253.7 nm)紫外线杀菌灯为光源,采用自制反应器进行光催化氧化试验.通过试验研究分析如负载型TiO2光催化剂无水乙醇和硝酸的投加量、镀膜次数、煅烧温度等因素对光催化降解效果的影响.结果 镀膜5次、煅烧温度为450℃制成的催化剂对活性艳红X-3B染料废水有较好的去除效果,当废水初始浓度50 mg/L,调节pH为3左右,催化剂的投加量为10 g/L,反应2 h,脱色率96%以上.结论 用溶胶一凝胶法制备负载型TiO2光催化剂具有较好的光催化活性,且克服了粉末状TiO2难回收、易流失的缺点.     

固定化白腐真菌处理染料废水的研究

染料废水具有COD高、色度高、盐度高和BOD/COD比值低等特点,属于难生化降解的有机工业废水.白腐真菌对可生化性差、有毒有害的废水有较好的降解作用.利用固定化微生物技术可构成一种高效、快速、能连续处理的废水处理系统,减少二次污染.实验采用固定化白腐真菌处理染料废水,分别考察了不同生物球的投加量、染料废水浓度、pH、转速对染料脱色率的影响.结果表明:固定化白腐真菌对染料废水分别在生物球投加量为5.5g/100mL、染料废水浓度为20mg/L、pH为3、转速为120r/min条件下具有最好的脱色率.     

不锈钢纤维毡负载TiO_2的制备及其光催化降解染料研究

以L316不锈钢纤维毡为载体,制备负载型纳米TiO_2光催化剂。采用罗丹明B为模拟染料进行光催化降解实验,研究负载方式、负载量、固定化温度、光照强度、染料初始浓度、染液pH值和无机盐(Na2SO4)等因素对其降解性能的影响。结果表明:粉体烧结法负载TiO_2的纤维毡光催化效果优于原位生成法;随着纤维毡上TiO_2负载量的增加,光催化活性增强,但负载量最终趋于平衡,平衡值约8mg/cm2;当固定化温度为450℃时,所制备的负载型TiO_2光催化剂活性最佳;随着紫外光照强度增加,染料初始浓度降低,染液pH值减小,染液中无机盐浓度降低,负载型纳米TiO_2光催化剂对罗丹明B的降解效果增强。     

负载型TiO2光催化剂的制备及光催化活性研究

目的 研究负载型TiO2光催化剂对有机染料的处理效果,确定其去除活性艳红X-3B废水的工艺条件.方法 以钛酸正四丁酯为前躯体,无水乙醇为溶剂、以粒径2～3 mm粗孔硅胶微球为载体,用溶胶-凝胶法制备负载型TiO2光催化剂.以20W(λ=253.7 nm)紫外线杀菌灯为光源,采用自制反应器进行光催化氧化试验.通过试验研究分析了负载型TiO2光催化剂无水乙醇和硝酸的投加量、镀膜次数、煅烧温度等因素对光催化降解效果的影响.结果 镀膜5次、煅烧温度为450℃制成的催化剂对活性艳红X-3B染料废水有较好的去除效果.当废水初始质量浓度为50 mg/L,调节pH为3左右,催化剂的投加量为10g/L,反应2 h,脱色率96%以上.结论 用溶胶-凝胶法制备负载型TiO2光催化剂具有较好的光催化活性且克服了粉末状TiO2难回收、易流失的缺点.     

玻纤负载TiO2/g-C3N4光催化膜的制备及降解染料性能

为解决光催化剂效率不高、粉末难回收且易造成二次污染等问题,采用浸渍法制备了玻璃纤维负载TiO₂/gC₃N₄光催化膜(命名为TCNGF)。TiO₂和g-C₃N₄纳米颗粒通过静电自组装在玻璃纤维表面形成了均匀无裂痕的薄膜,重量法测得催化剂负载量(质量分数)为4%。降解实验结果表明：以TCNGF为催化剂,在模拟太阳光下,10 mg/L的罗丹明B(RhB)溶液在40 min的降解率达到98%,4次循环降解实验的脱色降解率均高于99%,且溶液中无絮状沉淀产生,表明催化剂优异的催化活性、附着牢度和循环稳定性。催化结果表明：适量提高TiO₂和g-C₃N₄的质量比,催化膜内异质结量增多,促使光生活性自由基增多,染料降解速率增快;初始染料浓度对TCNGF光催化降解性能无明显影响。自由基捕获实验证明：超氧自由基(·O₂^-)和羟基自由基(·OH)在光催化反应过程中为主要...     

TiO2/改性膨润土复合光催化材料制备及降解性能研究

利用TiCl4明胶溶液和有机膨润土制备复合光催化材料,以高压汞灯为光源,光催化降解活性艳红X-3B模拟染料废水.通过改变催化剂投加量、pH值、温度、光源等条件试验,研究了TiO2/有机膨润土复合材料的光催化降解性能.结果表明,投配比为Ti/有机膨润土=6∶5的复合材料其降解效果要比单独的TiO2和有机膨润土好,且具备重复使用的功效,大大提高了材料的利用率,说明利用该复合光催化材料降解活性艳红X-3B染料废水是一种较为可行的方法.     

石墨电极E-Fenton法处理罗丹明B废水

采用电芬顿(Electro-Fenton)法处理罗丹明B(RhB)废水,分析石墨电极Electro-Fenton体系处理RhB废水的不同影响因素和机制.设计五因素四水平正交实验考察电压、溶液初始pH值、初始Fe2+浓度、极板间距等因素对RhB去除效率的影响.实验结果表明,Electro-Fenton降解RhB的最优条件为:电压为2V、初始pH值为2.5、初始Fe2+浓度为0.1mmol/L、极板间距为4cm.在该条件下反应60min后,RhB降解率最高达到98.59%.对反应溶液的中间产物进行三维荧光和高效液相色谱质谱(HPLC-MS)、紫外分析.结果表明:采用Electro-Fenton法处理60min后,在波长为554nm处RhB的吸光度为零,但仍存在荧光峰,且TOC去除率为33.3%,可以判断有一些有荧光的中间产物没有被完全去除.用HPLC-MS进行产物分析可知,可能的产物有C26H27O3N2(m/z=415)、C24H23O3N2(m/z=387)等物质.     

微生物燃料电池处理直接大红模拟废水

构建了以厌氧污泥作为接种菌源、以铁氰化钾为电子受体、以醋酸钠为基质的双室微生物燃料电池(MFC),研究了MFC在不同的直接大红初始浓度下对基质的降解效果以及系统的产电性能。结果表明:MFC产生的电能主要源于阳极微生物对醋酸钠的降解,直接大红的脱色源于微生物及电化学的降解。直接大红对MFC微生物活性有负面影响,但有利于电子传递。在醋酸钠初始浓度为0.5g·L~(-1)、直接大红初始浓度为100mg·L~(-1)时,处理效果最好,MFC对直接大红模拟废水的48h最大脱色率为38.6%,COD最大去除率为57%,输出功率密度和输出电压分别为6.5 mW·m-2和450 mV左右。     

光催化电-Fenton协同作用处理硝基苯废水

目的为寻求一种经济且有效的硝基苯废水的处理方法.方法根据电解原理,以多孔石墨作为阴极,铁板作为阳极,向阴极不断通入空气,并在反应体系中引入紫外光和TiO2光催化剂.结果在光催化电-Fenton协同作用降解硝基苯废水实验中,紫外光可以与电解产生的Fenton协同作用,利于发生快速氧化反应及自由基反应;不同波长的紫外光照射下硝基苯的去除率不同,在采用TiO2光催化氧化作用时,最佳反应条件下,硝基苯的去除率可以达到99.7%.结论光催化电-Fenton协同作用催化降解方法适用于处理浓度较高、有毒性的废水,是一种快捷、经济、高效的废水处理方法,同时对其他工业废水的处理具有借鉴意义.     

TiO2光催化氧化降解溴氨酸废水研究

采用TiO2光催化氧化降解蒽醌染料中间体--溴氨酸废水,对催化剂TiO2的浓度、溶液pH值、电子捕获剂过硫酸铵浓度、光照强度和光照时间等影响因素进行了研究,并探讨了其降解的动力学过程.试验表明：TiO2光催化氧化法能有效地降解该废水,使其CODCr和色度均可显著降低;在选定条件下降解过程遵循准一级动力学规律,表观反应速率常数为0.010 8min^-1.