白腐菌—稻草体系循环处理染料工艺研究

论文摘要

本论文以典型的三苯甲烷类染料废水为研究对象,研究了开放体系下稻草秆粉及白腐菌菌体对染料的吸附特性及影响因素。同时,以稻草秆粉为共降解基质,对白腐菌在该基质上降解染料特性及其影响因素、白腐菌生物学属性变化及白腐菌对稻草基质的再生特性及其影响因素进行了详细的研究。在此基础上,利用白腐菌-稻草体系吸附与共降解特性,建立了白腐菌-稻草联合处理染料废水的工艺,对于染料废水的工业化处理,具有一定的理论及实践意义。对白腐菌菌体及稻草秆粉吸附染料特性及影响因素进行研究。白腐菌菌体对蒽醌类和三苯甲烷类染料有较好的吸附作用,而对其它类型染料吸附作用较差,在影响因素中,转速对菌体吸附染料影响不大,而菌体用量、染料浓度及菌体粒径对菌体吸附染料有较大的影响;采用稻草秆粉吸附染料时,在温度为25℃、摇床转速为150r/min、粒径为20目以上、pH为7、吸附时间为1h的条件下,采用0.1g的稻草秆粉对孔雀绿和结晶紫进行吸附,其最高单位吸附量分别可达31.89mg/g和69.13mg/g。白腐菌-稻草体系可以实现染料从液体体系向固体体系的相转移。采用稻草秆粉在浓度为150mg/L的孔雀绿、结晶紫中吸附1h,通过白腐菌对染料-稻草基质的共降解作用研究了开放体系下白腐菌-稻草体系自再生过程。结果表明:开放体系下,在染料-稻草基质中接入白腐菌,第6天时两种染料的脱色率已达到93.67%和80.00%。通过比较经白腐菌固体发酵再生后的白腐菌-稻草体系与未经白腐菌处理的稻草基质吸附染料的单位吸附量发现,不同因素,如:时间、基质用量、粒径、染料浓度及pH值对于两者的单位吸附量无显著性差异,即经白腐菌处理一次后的白腐菌-稻草体系对染料仍有较好的吸附效果。另外,吸附染料后的白腐菌-稻草体系经循环再生后对染料仍有较好的吸附效果,每两天再生一次,再生5次后的体系单位吸附量仍可达到13mg/g,染料废水的脱色率达到95%左右,说明白腐菌-稻草体系在实现染料从液体体系向固体体系的相转移基础之上,通过白腐菌的共降解作用能够有效实现该体系吸附能力的自再生。在反应器中进行“吸附-自再生-吸附”处理模拟染料废水工艺研究,发现采用该工艺对模拟染料废水的处理效果基本与摇瓶处理效果类似,在反应器中用稻草秆粉处理孔雀绿和结晶紫1h后,可使其脱色率分别达到97%和80%左右。处理方式对于稻草秆粉吸附染料废水影响较大,采用等量的稻草秆粉在相同的时间内处理染料废水,二次吸附的方式优于一次性吸附。如采用总量为1.2g的稻草秆粉吸附600mL浓度为100mg/L的染料废水1h,一次性吸附可使染料废水的脱色率达到77.74%,而二次吸附可使染料废水的脱色率达到85.40%。采用二次吸附时,如在总时间一定的情况下,两次吸附的时间越接近,处理染料的效果越好,其脱色率越高,稻草秆粉的单位吸附量越大。进一步研究了吸附染料后的基质经白腐菌循环再生后对染料的吸附效果,结果表明,经白腐菌-稻草体系再生5次后,体系的单位吸附量可达到37mg/g。不论是稻草秆粉还是白腐菌-稻草体系,在反应器中采用二次吸附方式的处理效果均优于一次性吸附,进一步证明了采用白腐菌-稻草体系处理染料工艺的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 染料废水处理技术研究进展
• 1.2 白腐菌降解染料研究进展
• 1.3 白腐菌处理染料废水工艺研究进展
• 1.4 课题思路提出与设计
• 1.5 论文主要研究内容
• 2 生物质吸附染料的特性研究
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.3 结果与分析
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 3 白腐菌－稻草体系自再生过程研究
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验方法
• 3.3 结果与分析
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 4 白腐菌－稻草体系处理模拟染料废水的工艺研究
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.4 讨论
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 创新
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录
• 附录2 所用主要设备一览表