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1、环境工程专业优秀论文环境工程专业优秀论文 固定式固定式 TiOTiO光催化光催化/ /生物联合降解内分生物联合降解内分泌干扰素泌干扰素双酚双酚 A A关键词：污水处理关键词：污水处理 双酚双酚 A A 降解降解 生物反应器生物反应器 光催化降解光催化降解摘要：作为重要的化工原料，双酚 A 随着其大量的使用越来越多的进入到环境 中。并且由于其难降解性在环境中积累并经由生物积累效应进入人体：对人体 健康和水质安全构成了巨大的威胁。当前对双酚 A 的控制技术主要集中在生物 处理方面，然而当前污水处理厂中设置的常规的处理工艺无法有效降解这些难 生物降解污染物质。 本文在生物处理的基础上，提出了利用光催
2、化氧化技术 和生物处理技术联合处理双酚 A 的设想并进行了探索和研究。光催化/生物联合 技术是一种相对于纯生物降解更为优越的处理技术，其原因在于：光催化能够 将难生物降解物质分解为易生物降解的小分子物质；然后再由微生物对这些小 分子物质进行有效的生物降解。与以往的光催化和生物降解的协作处理工艺不 同的是本文所提出的联合处理工艺是在同一地点、同一时间中产生作用的，而 不是以往的存在先后顺序的协作处理工艺。 本文首先对 TiOlt;,2gt;的固定化工艺进行了研究。考虑到反应器内载体的悬浮 需要，选取了聚氨酯泡沫为催化剂载体。为了在这种不耐高温的载体上固定 TiOlt;,2gt;而试验了多种不同的
3、固定化方法。并通过对固定化 TiOlt;,2gt;载体的表观形态、光催化的性能、固定化 TiOlt;,2gt;晶体的晶相、TiOlt;,2gt;表面微观形态等 方面对不同工艺进行考察。同时还对降解过程的动力学进行分析来验证考察的 结果。结果表明：微波辅助液相沉积法固定 TiOlt;,2gt;的效果最 佳。所制备的载体表面 TiOlt;,2gt;分布均匀、细致； TiOlt;,2gt;是锐钛型和金红石型的混晶体系；180 分钟内罗丹明 B 的降解率在 80左右。重复试验 6 次，没有发现明显的 TiOlt;,2gt;脱 落，降解率基本保持不变，有较好的使用寿命。 为了实现光催化和生物的联 合降解
4、，本文还研制了一种新型的光催化反应器水平旋流式光催化反应器 (HCBPR)。该反应器结合了旋转式反应器和三相式流化床反应器的优点。载体在 气流和水流推动下沿中心布置的紫外灯管旋转，能够与污染物质有效的进行接 触和降解；适量的曝气还提供了微生物生存所需要的条件；聚氨酯泡沫载体的 多孔结构微生物提供了必要的屏障，使得微生物能够在紫外光和羟基自由基的 双重胁迫下仍然生长。通过对该反应器的水力混合特性的研究，认为当曝气量 为 0.1mlt;#39;3gt;/h 条件下，具有最小的死区率和较好的水 力混合程度。其次，对双酚 A 在 HCBPR 反应器内的光催化降解过程进行了考察。 对初始双酚 A 浓度、
5、初始 pH 值、催化剂投加量(填充比)、反应温度四个指标的 考察结果表明：当初始双酚 A 浓度为 10mg/L、初始 pH 值为碱性条件、填充比 为 1下双酚 A 具有最高的降解率，可以达到 100。此外反应温度对降解率的 影响不是很大。然后，在 HCBPR 反应器中考察了光催化/生物联合降解双酚 A 的 降解过程。在单独的曝气反应器内先是进行了 TiOlt;,2gt;载体的 生物挂膜和驯化。经过约 15 天的接种，总生物量经历了先下降再回升并趋于平 稳的变化过程，表明接种成功。随后在 HCBPR 反应器内考察双酚 A 的降解率变 化。在不同运行条件下，依次经历了光降解、光催化降解、光催化/生
6、物降解、生物降解、光催化生物降解和生物降解六个阶段。结果表明，在生 物降解的辅助作用下，双酚 A 的降解率比纯光催化提高了 10左右。虽然受到 紫外光辐射和羟基自由基毒害作用，微生物依然存活并进行了新陈代谢作用， 表现为 COD 值的显着下降和双酚 A 降解率的提高。因此这说明在该反应器内的 确实现了光催化/生物的同时同地的联合处理作用。进一步的观察发现，微生物 的耐受性在经过光照/无光照的反复阶段后有一定的提高。正文内容正文内容作为重要的化工原料，双酚 A 随着其大量的使用越来越多的进入到环境中。 并且由于其难降解性在环境中积累并经由生物积累效应进入人体：对人体健康 和水质安全构成了巨大的威
7、胁。当前对双酚 A 的控制技术主要集中在生物处理 方面，然而当前污水处理厂中设置的常规的处理工艺无法有效降解这些难生物 降解污染物质。 本文在生物处理的基础上，提出了利用光催化氧化技术和生 物处理技术联合处理双酚 A 的设想并进行了探索和研究。光催化/生物联合技术 是一种相对于纯生物降解更为优越的处理技术，其原因在于：光催化能够将难 生物降解物质分解为易生物降解的小分子物质；然后再由微生物对这些小分子 物质进行有效的生物降解。与以往的光催化和生物降解的协作处理工艺不同的 是本文所提出的联合处理工艺是在同一地点、同一时间中产生作用的，而不是 以往的存在先后顺序的协作处理工艺。 本文首先对 TiO
8、lt;,2gt; 的固定化工艺进行了研究。考虑到反应器内载体的悬浮需要，选取了聚氨酯泡 沫为催化剂载体。为了在这种不耐高温的载体上固定 TiOlt;,2gt; 而试验了多种不同的固定化方法。并通过对固定化 TiOlt;,2gt;载 体的表观形态、光催化的性能、固定化 TiOlt;,2gt;晶体的晶相、 TiOlt;,2gt;表面微观形态等方面对不同工艺进行考察。同时还对降 解过程的动力学进行分析来验证考察的结果。结果表明：微波辅助液相沉积法 固定 TiOlt;,2gt;的效果最佳。所制备的载体表面 TiOlt;,2gt;分布均匀、细致；TiOlt;,2gt;是锐钛型和 金红石型的混晶体系；18
9、0 分钟内罗丹明 B 的降解率在 80左右。重复试验 6 次，没有发现明显的 TiOlt;,2gt;脱落，降解率基本保持不变，有 较好的使用寿命。 为了实现光催化和生物的联合降解，本文还研制了一种新 型的光催化反应器水平旋流式光催化反应器 (HCBPR)。该反应器结合了旋 转式反应器和三相式流化床反应器的优点。载体在气流和水流推动下沿中心布 置的紫外灯管旋转，能够与污染物质有效的进行接触和降解；适量的曝气还提 供了微生物生存所需要的条件；聚氨酯泡沫载体的多孔结构微生物提供了必要 的屏障，使得微生物能够在紫外光和羟基自由基的双重胁迫下仍然生长。通过 对该反应器的水力混合特性的研究，认为当曝气量为
10、 0.1mlt;#39;3gt;/h 条件下，具有最小的死区率和较好的水力 混合程度。其次，对双酚 A 在 HCBPR 反应器内的光催化降解过程进行了考察。 对初始双酚 A 浓度、初始 pH 值、催化剂投加量(填充比)、反应温度四个指标的 考察结果表明：当初始双酚 A 浓度为 10mg/L、初始 pH 值为碱性条件、填充比 为 1下双酚 A 具有最高的降解率，可以达到 100。此外反应温度对降解率的 影响不是很大。然后，在 HCBPR 反应器中考察了光催化/生物联合降解双酚 A 的 降解过程。在单独的曝气反应器内先是进行了 TiOlt;,2gt;载体的 生物挂膜和驯化。经过约 15 天的接种，
11、总生物量经历了先下降再回升并趋于平 稳的变化过程，表明接种成功。随后在 HCBPR 反应器内考察双酚 A 的降解率变 化。在不同运行条件下，依次经历了光降解、光催化降解、光催化/生物降解 、生物降解、光催化生物降解和生物降解六个阶段。结果表明，在生 物降解的辅助作用下，双酚 A 的降解率比纯光催化提高了 10左右。虽然受到 紫外光辐射和羟基自由基毒害作用，微生物依然存活并进行了新陈代谢作用， 表现为 COD 值的显着下降和双酚 A 降解率的提高。因此这说明在该反应器内的确实现了光催化/生物的同时同地的联合处理作用。进一步的观察发现，微生物 的耐受性在经过光照/无光照的反复阶段后有一定的提高。
12、作为重要的化工原料，双酚 A 随着其大量的使用越来越多的进入到环境中。并 且由于其难降解性在环境中积累并经由生物积累效应进入人体：对人体健康和 水质安全构成了巨大的威胁。当前对双酚 A 的控制技术主要集中在生物处理方 面，然而当前污水处理厂中设置的常规的处理工艺无法有效降解这些难生物降 解污染物质。 本文在生物处理的基础上，提出了利用光催化氧化技术和生物 处理技术联合处理双酚 A 的设想并进行了探索和研究。光催化/生物联合技术是 一种相对于纯生物降解更为优越的处理技术，其原因在于：光催化能够将难生 物降解物质分解为易生物降解的小分子物质；然后再由微生物对这些小分子物 质进行有效的生物降解。与以
13、往的光催化和生物降解的协作处理工艺不同的是 本文所提出的联合处理工艺是在同一地点、同一时间中产生作用的，而不是以 往的存在先后顺序的协作处理工艺。 本文首先对 TiOlt;,2gt;的 固定化工艺进行了研究。考虑到反应器内载体的悬浮需要，选取了聚氨酯泡沫 为催化剂载体。为了在这种不耐高温的载体上固定 TiOlt;,2gt;而 试验了多种不同的固定化方法。并通过对固定化 TiOlt;,2gt;载体 的表观形态、光催化的性能、固定化 TiOlt;,2gt;晶体的晶相、 TiOlt;,2gt;表面微观形态等方面对不同工艺进行考察。同时还对降 解过程的动力学进行分析来验证考察的结果。结果表明：微波辅助
14、液相沉积法 固定 TiOlt;,2gt;的效果最佳。所制备的载体表面 TiOlt;,2gt;分布均匀、细致；TiOlt;,2gt;是锐钛型和 金红石型的混晶体系；180 分钟内罗丹明 B 的降解率在 80左右。重复试验 6 次，没有发现明显的 TiOlt;,2gt;脱落，降解率基本保持不变，有 较好的使用寿命。 为了实现光催化和生物的联合降解，本文还研制了一种新 型的光催化反应器水平旋流式光催化反应器 (HCBPR)。该反应器结合了旋 转式反应器和三相式流化床反应器的优点。载体在气流和水流推动下沿中心布 置的紫外灯管旋转，能够与污染物质有效的进行接触和降解；适量的曝气还提 供了微生物生存所需要
15、的条件；聚氨酯泡沫载体的多孔结构微生物提供了必要 的屏障，使得微生物能够在紫外光和羟基自由基的双重胁迫下仍然生长。通过 对该反应器的水力混合特性的研究，认为当曝气量为 0.1mlt;#39;3gt;/h 条件下，具有最小的死区率和较好的水力 混合程度。其次，对双酚 A 在 HCBPR 反应器内的光催化降解过程进行了考察。 对初始双酚 A 浓度、初始 pH 值、催化剂投加量(填充比)、反应温度四个指标的 考察结果表明：当初始双酚 A 浓度为 10mg/L、初始 pH 值为碱性条件、填充比 为 1下双酚 A 具有最高的降解率，可以达到 100。此外反应温度对降解率的 影响不是很大。然后，在 HCB
16、PR 反应器中考察了光催化/生物联合降解双酚 A 的 降解过程。在单独的曝气反应器内先是进行了 TiOlt;,2gt;载体的 生物挂膜和驯化。经过约 15 天的接种，总生物量经历了先下降再回升并趋于平 稳的变化过程，表明接种成功。随后在 HCBPR 反应器内考察双酚 A 的降解率变 化。在不同运行条件下，依次经历了光降解、光催化降解、光催化/生物降解 、生物降解、光催化生物降解和生物降解六个阶段。结果表明，在生 物降解的辅助作用下，双酚 A 的降解率比纯光催化提高了 10左右。虽然受到 紫外光辐射和羟基自由基毒害作用，微生物依然存活并进行了新陈代谢作用， 表现为 COD 值的显着下降和双酚 A 降解率的提高。因此这说明在该反应器内的确实现了光催化/生物的同时同地的联合处理作用。进一步的观察发现，微生物 的耐受性在经过光照/无光照的反复阶段后有一定的提高。 作为重要的化工原料，双酚 A 随着其大量的使用越来越多的进入到环境中。并 且由于其难降解性在环境中积累并经由生物积累
