固定式TiO-,2-光催化-生物聯(lián)合降解內分泌干擾素——雙酚A.pdf

1、作為重要的化工原料，雙酚A隨著其大量的使用越來越多的進入到環(huán)境中。并且由于其難降解性在環(huán)境中積累并經由生物積累效應進入人體：對人體健康和水質安全構成了巨大的威脅。當前對雙酚A的控制技術主要集中在生物處理方面，然而當前污水處理廠中設置的常規(guī)的處理工藝無法有效降解這些難生物降解污染物質。 本文在生物處理的基礎上，提出了利用光催化氧化技術和生物處理技術聯(lián)合處理雙酚A的設想并進行了探索和研究。光催化/生物聯(lián)合技術是一種相對于純生物降解更

2、為優(yōu)越的處理技術，其原因在于：光催化能夠將難生物降解物質分解為易生物降解的小分子物質；然后再由微生物對這些小分子物質進行有效的生物降解。與以往的光催化和生物降解的協(xié)作處理工藝不同的是本文所提出的聯(lián)合處理工藝是在同一地點、同一時間中產生作用的，而不是以往的存在先后順序的協(xié)作處理工藝。 本文首先對TiO<,2>的固定化工藝進行了研究。考慮到反應器內載體的懸浮需要，選取了聚氨酯泡沫為催化劑載體。為了在這種不耐高溫的載體上固定TiO<,

3、2>而試驗了多種不同的固定化方法。并通過對固定化TiO<,2>載體的表觀形態(tài)、光催化的性能、固定化TiO<,2>晶體的晶相、TiO<,2>表面微觀形態(tài)等方面對不同工藝進行考察。同時還對降解過程的動力學進行分析來驗證考察的結果。結果表明：微波輔助液相沉積法固定TiO<,2>的效果最佳。所制備的載體表面TiO<,2>分布均勻、細致；TiO<,2>是銳鈦型和金紅石型的混晶體系；180分鐘內羅丹明B的降解率在80％左右。重復試驗6次，沒有發(fā)現明

4、顯的TiO<,2>脫落，降解率基本保持不變，有較好的使用壽命。 為了實現光催化和生物的聯(lián)合降解，本文還研制了一種新型的光催化反應器——水平旋流式光催化反應器 (HCBPR)。該反應器結合了旋轉式反應器和三相式流化床反應器的優(yōu)點。載體在氣流和水流推動下沿中心布置的紫外燈管旋轉，能夠與污染物質有效的進行接觸和降解；適量的曝氣還提供了微生物生存所需要的條件；聚氨酯泡沫載體的多孔結構微生物提供了必要的屏障，使得微生物能夠在紫外光和羥基自

5、由基的雙重脅迫下仍然生長。通過對該反應器的水力混合特性的研究，認為當曝氣量為0.1m<'3>/h條件下，具有最小的死區(qū)率和較好的水力混合程度。其次，對雙酚A在HCBPR反應器內的光催化降解過程進行了考察。對初始雙酚A濃度、初始pH值、催化劑投加量(填充比)、反應溫度四個指標的考察結果表明：當初始雙酚A濃度為10mg/L、初始pH值為堿性條件、填充比為1％下雙酚A具有最高的降解率，可以達到100％。此外反應溫度對降解率的影響不是很大。然后

6、，在HCBPR反應器中考察了光催化/生物聯(lián)合降解雙酚A的降解過程。在單獨的曝氣反應器內先是進行了TiO<,2>載體的生物掛膜和馴化。經過約15天的接種，總生物量經歷了先下降再回升并趨于平穩(wěn)的變化過程，表明接種成功。隨后在HCBPR反應器內考察雙酚A的降解率變化。在不同運行條件下，依次經歷了光降解、光催化降解、光催化/生物降解Ⅰ、生物降解Ⅰ、光催化生物降解Ⅱ和生物降解Ⅱ六個階段。結果表明，在生物降解的輔助作用下，雙酚A的降解率比純光催化提