文档介绍：硕士学位论文

微生物电解强化水中偶氮染料脱色及影响
因素研究

STUDY ON ENHANCING DECOLORIAZATION OF
AZO DYE IN AQUEOUS AND THE INFLUENCING
FACTORS BY MICROBIAL ELECTROLYSIS

刘丹

哈尔滨工业大学

2011 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

工学硕士学位论文

微生物电解强化水中偶氮染料脱色及影响
因素研究

硕士研究生: 刘丹
导师: 王爱杰教授
申请学位: 工学硕士
学科: 环境科学与工程
所在单位: 市政环境工程学院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

STUDY ON ENHANCING DECOLORIAZATION OF
AZO DYE IN AQUEOUS AND THE INFLUENCING
FACTORS BY MICROBIAL ELECTROLYSIS

Candidate: Liu Dan
Supervisor: Prof. Wang Aijie
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Env. Sci. &Eng.
Affiliation: Department of Env. Sci. &Eng.
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
染料是人类生产和生活中必不可少的物质,广泛应用于造纸、纺织、食品、
印染等行业。随着工业化进程的加快,每年有相当多的染料排放到环境之中。
染料废水的特点是 COD、色度高、成分复杂,并且中间产物通常为有毒、有害
物质,是公认的难治理有机废水,其中偶氮类染料占绝大部分。茜素黄是一种
具有代表性的单偶氮染料,分子结构中的偶氮键是发色基团,偶氮键断裂是导
致偶氮染料脱色的直接原因。目前,在水处理工艺中,通常采用物理、化学和
生物及其联合工艺对水中染料进行处理。但是依然存在很多问题,例如:吸附
剂较难回收再利用、氧化剂难于选择、产泥量大、反应时间长等。因此,本研
究的目标是选择一种合理的方法,加速茜素黄偶氮键的断裂,从而强化茜素黄
的脱色。本研究基于微生物电解原理,选用双室微生物电解反应器强化茜素黄
在阴极脱色。该双室反应器采用碳布作为阴极、碳刷作为阳极,阴阳两极微生
物分别以 NaHCO3、CH3COONA 作为碳源。
首先,研究生物阴极的构建和微生物电解装置的启动策略。采用两种途径
驯化接种阴极嗜电微生物,优化微生物电解装置的启动。结果表明,经摇瓶培
养驯化的菌接种反应器启动较快,接种 6h 后,阳极电位稳定在约-450mV,同
时阴极电位稳定在-1100mV。未经摇瓶培养驯化的菌接种到反应器 190h 后,阴
阳两极电位分别达到-420mV 和-1000mV。说明,接种摇瓶培养驯化的微生物,
能够缩短反应器的启动时间,同时有效降低反应器的内阻。
其次,研究了微生物电解对茜素黄的脱色效果。结果表明,外加电压 ,
进水茜素黄浓度 100mg/L,微生物电解装置运行 48h,茜素黄脱色率达到 97%
以上,而作为非生物阴极反应器运行 60h,茜素黄脱色率达到 90%以上。同时,
微生物电解装置库伦效率高于非生物阴极反应器,说明微生物电解装置对电子
的利用能力强。生物电解耦合生物与电化学作用,强化了茜素黄的脱色。并且
茜素黄在微生物电解装置中还原产物为对硝基苯胺、对苯二胺和 5-氨基水杨酸。
最后,本课题对影响微生物电解对茜素黄脱色效果的因素进行研究,结果
表明,外加电压为时,茜素黄能够得到有效处理。当电压继续降低,阴极
电位上升,抑制茜素黄彻底转化为对苯二胺的过程。微生物电解装置稳定运行
最佳茜素黄初始浓度为 100m