活性炭对甲酚异构体的吸附、解吸与生物再生

论文摘要

以邻、间、对甲酚为模拟废水,通过静态试验考察甲酚异构体在活性炭上吸附和解吸特性与异构体的物化性质之间的关系,以及解吸能力与生物再生特性的关系,分析异构体的结构差异对吸附、解吸和生物再生的影响,并以此探索活性炭吸附-生物再生工艺处理甲酚废水的作用机制和可行性。在吸附和解吸平衡试验中,平衡数据经Freundlich模型拟合后表明,活性炭（AC）对3种甲酚异构体的吸附都负荷Frendlich模型,并由模型参数可知,吸附能力由大到小的顺序为:对甲酚＞邻甲酚＞间甲酚,与异构体的pKa呈正相关,与可溶性和氧化电极电位呈负相关;解吸能力由大到小的顺序为:邻甲酚＞间甲酚＞对甲酚,与沸点和黏度呈负相关。此外,对比吸附和解吸平衡曲线,发现吸附不可逆性是两曲线差异的重要原因,并结合数理统计的方法推导出理论不可逆吸附量的计算方法,并得到AC对邻、间、对甲酚的不可逆吸附量Qi分别为27.9mg/g,28.5mg/g,33.4mg/g。生物再生试验中,通过新炭和再生炭的吸附平衡试验来研究吸附三种甲酚异构体的活性炭的生物再生特性;平衡数据经Freundlich模型拟合后,以再生炭和新炭的吸附平衡参数Kf的比值P=Kf-r/Kf-o作为再生效率的评价指标,考察甲酚异构体的吸附可逆性与生物再生效率的关系,分析本体系环境下活性炭生物再生的作用机制,对活性炭吸附-生物再生处理甲酚废水做出正确的评价。用电子扫描显微镜（SEM）对生物再生后的活性炭孔道内部进行了观察,发现大孔孔道表面和活性炭外表面都附着少量再生微生物,经分析,此现象对活性炭生物再生可能存在两方面的影响,一方面是附着的微生物可以代谢孔道表面不易解吸的有机物,对生物再生有一定的促进作用;另一方面是附着的微生物可能会堵塞部分孔道,不利于孔道内有机物的解吸,对生物再生造成一定的限制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 甲酚废水研究进展
• 1.1.1 甲酚的应用概况
• 1.1.2 甲酚废水处理技术研究进展
• 1.2 活性炭水处理技术研究进展
• 1.2.1 活性炭水处理技术的沿革
• 1.2.2 活性炭水处理技术的特点
• 1.2.3 活性炭水处理技术的应用
• 1.2.4 活性炭水处理技术的影响因素
• 1.2.5 活性炭水处理技术的理论基础
• 1.3 活性炭再生技术研究进展
• 1.3.1 活性炭再生的必要性
• 1.3.2 活性炭再生技术的选择依据
• 1.3.3 活性炭再生技术的发展状况
• 1.4 活性炭生物再生技术研究进展
• 1.4.1 生物再生机理的研究
• 1.4.2 活性炭生物再生的影响因素
• 1.4.3 活性炭生物再生的研究方法
• 1.5 研究目的及内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 2 试验部分
• 2.1 试验仪器材料及药品
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验材料
• 2.1.3 实验药品
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 目标物浓度的测定
• 2.2.2 参数计算
• 2.2.3 活性炭孔径分布的分析
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 微生物的驯化及性能试验
• 2.3.2 活性炭的预处理
• 2.3.3 活性炭吸附特性试验
• 2.3.4 活性炭解吸特性试验
• 2.3.5 活性炭生物再生特性试验
• 3 定量分析方法的讨论
• 3.1 紫外分光光度法的定量分析
• 3.2 邻、间、对甲酚的标准吸收曲线
• 4 微生物的驯化及性能试验
• 4.1 邻、间、对甲酚降解菌群的生长过程
• 4.2 微生物生长过程中甲酚的降解速率
• 4.3 初始甲酚浓度对降解速率的影响
• 4.4 小结
• 5 活性炭的吸附和解吸特性
• 5.1 甲酚异构体的结构与物化特性的关系
• 5.2 活性炭对邻、间、对甲酚的吸附动力学
• 5.3 甲酚异构体在活性炭上的吸附与解吸平衡特性
• 5.3.1 甲酚异构体的结构与吸附能力的关系
• 5.4 甲酚异构体的结构与解吸能力的关系
• i的估算'>5.5 不可逆解吸量Q_i的估算
• 5.6 小结
• 6 吸附甲酚异构体的活性炭生物再生特性
• 6.1 再生体系中底物降解和微生物的生长
• 6.2 活性炭的生物再生效率与解吸效率的关系
• 6.3 体系中再生机制的研究
• 6.4 再生后活性炭孔道结构的变化
• 6.5 再生次数与再生效率的关系
• 6.6 小结
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢