负载钛酸纳米管功能纤维对SBR活性污泥系统稳定性的影响
印染废水是我国目前对水体影响比较大的污染物之一，其含有大量的难以被降解的有机污染物，这些有机污染物是印染废水的化学需氧量和色度都很高。目前，由于工业快速发展，印染废水不断被排入河流湖泊，对我国水环境安全造成了很大的影响，因此处理这种废水迫在眉睫。吸附剂在吸附印染废水时，它可以重复利用，在得到很好的效果的同时，能够被广泛的使用。用纳米材料当吸附剂有超强吸附效果，并且使用的pH值广，并且很有选择性。但是现有吸附剂在应用到实际之后，均存在回收困难和再生性差的问题。本研究将钛酸纳米管分别负载于碳纤维和活性炭纤维，制备具有优良染料吸附与紫外辐射原位再生能力的低维碳基功能纳米材料,以亚甲基蓝染料废水为研究对象，基于钛酸纳米管优良吸附特性和碳基材料掺杂后具有的紫外光催化能力，开展低维碳基纳米材料处理亚甲基蓝废水最优工艺的研究，采取TEM、SEM、XPS、XRD、FTIR、BET等表征方式，从污染物吸附动力学与紫外光催化降解动力学等角度探明该纳米材料降解转化亚甲基蓝的机理。其次，采用序批式活性污泥工艺（SBR）模拟印染废水生物处理系统，探讨低维碳基纳米材料对稳定运行状态下SBR系统处理效能和微生物群落及系统内单菌的影响。本文主要研究内容如下： （1）分析TNTs@CF的使用量，染料废水的初始浓度，不同的pH等因素对研究过程的影响，确定了最佳的反应的条件为CTNTs@CF=0.2g/L；pH=6.6，CMB=20mg/L；在进行TNTs@CF对不同浓度梯度的亚甲基蓝的动力学实验过程中，确定TNTs@CF吸附亚甲基蓝可以用准二级动力学来模拟(R2＞0.99)，且拟合的平衡吸附量与实际过程中的结果相当，TNTs@CF吸附亚甲基蓝的主要是化学吸附。同时经过Langmuir和Freundlich模型对比，确定Langmuir模型能够更好的模拟TNTs@CF对MB的吸附行为(R2＞0.96)，表明MB在TNTs@CF上的吸附为单层吸附。通过Langmuir模型拟合的对亚甲基蓝吸附的理论上可以达到395.26mg.g-1。 （2）分析TNTs@ACF的使用量，不同染料废水初始浓度，不同pH等对研究过程的影响，确定了最佳的反应的条件为CTNTs@ACF=0.2g/L，pH=6.6，CMB=20mg/L；对TNTs@ACF进行光催化动力学实验，发现TNTs@ACF光催化降解亚甲基蓝反应可以用一级反应动力学模拟，TNTs@ACF光催化降解亚甲基蓝经过也可以用L-H动力学模型进行拟合，可以表明是表面反应,这个实验也表明了L-H模型的正确性。 （3）在烧杯中加入曝气装置模拟构建SBR反应器装置，同时检测不同浓度下碳纤维负载钛酸纳米管的对亚甲基蓝的降解情况，以及系统内COD指标的变化情况。可以发现在以5天为一个周期这个过程中，亚甲基蓝的脱色率开始都在升高，之后脱色率升高的速度逐渐降低，最终达到稳定，而每个周期的最佳脱色率基本可以达到50%，明显可以表明，该系统对去除亚甲基蓝有一定的效果；同时，整个系统每个周期中COD在去除之后基本上在100mg/L左右，该系统对去除溶液COD也有起到一定的作用。
负载钛酸纳米管;功能纤维;SBR活性污泥;系统稳定性
武汉纺织大学
硕士
环境科学与工程
潘飞
2018
中文
X703
2020-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）