Al-Cu双金属体系对活性艳红X-3B的脱色研究

以典型偶氮染料活性艳红X-3B为模型污染物,采用测定染料去除率、TOC去除率、苯胺生成量的方法及添加EDTA的对照试验,考察Al-Cu双金属体系对偶氮染料废水的脱色机理和脱色动力学.结果表明,在近中性条件下处理30min后脱色率就可达到83%左右;处理120min后脱色率高达96.4%,其中约为34%的色度去除是由于活性艳红X-3B被还原为苯胺,约为20%和30%的色度去除是由于铝离子混凝和铝刨花表面吸附.染料废水脱色是一个先大量吸附再进行内电解还原逐步降解的过程,铝离子的絮凝-吸附作用能有效促进色度的去除.脱色反应可视为表观一级反应,提高反应温度可以加快脱色速率.     

生物阴极型微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电性能研究

构建了生物阴极型微生物燃料电池(BCMFC),研究了以葡萄糖-偶氮染料(活性艳红X-3B)为共基质条件下,BCMFC产电性能及偶氮染料的降解特性.结果表明,电能的产生源于BCMFC对葡萄糖的降解,共代谢下活性艳红X-3B的(ABRX3B)的生物降解是主要的脱色机理.当葡萄糖初始浓度为500mg·L-1(以COD计),ABRX3B浓度低于300 mg·L-1时,功率密度维持50.7 mW·m-2,最终脱色率在94.4%以上,而ABRX3B浓度的进一步提高对BCMFC产电会产生抑制作用.阳极液的COD去除率和UV-Vis光谱表明,ABRX3B的降解过程中,有中间产物的积累.共基质条件下,BCMFC可成功实现同步电能输出和高效脱色.     

g-C3N4-P25/光合细菌复合材料降解偶氮染料废水的机理

采用海藻酸钙将g-C3N4-P25和光合细菌进行共固定,合成了光催化-微生物复合材料,并进行了降解模拟偶氮染料废水的研究.结果表明,光催化-微生物复合材料的染料(活性艳红X-3B)脱色率和COD去除率分别为94%和84.7%,远远大于固定光催化剂与固定光合细菌.利用UV-Vis、FT-IR及GC-MS对反应残留物进行表征,根据结果可推测:由光催化产生的自由基和光合细菌共同破坏X-3B的偶氮结构,生成的苯胺类化合物经过一系列的水解、氧化还原作用生成多种具有苯环结构的化合物,然后自由基破坏苯环结构产生长链烷烃,减少芳香烃化合物的累积对光合细菌活性的影响.光合细菌及时利用光催化生成的长链烷烃,产生分子量较小的物质,最后矿化为CO2和H2O.     

Fenton试剂处理水中偶氮染料的影响因素研究

以水溶液中偶氮染料活性艳红X-3B为目标物,通过废水色度的变化考察了过氧化氢、亚铁离子投加量和pH值对废水处理效果的影响。实验结果表明:当染料浓度为200mg/L,pH值为4.0,FeSO4为0.10mmol/L,H2O2为1.2mmol/L时反应30min后,活性艳红X-3B的色度去除率达到最大值,为88.9%,处理效果较好。     

活性炭粒子电极改性及其电催化性能

针对粒子电极电催化性能低、电能消耗大等问题,以柱状活性炭（AC）为载体,采用浸渍法制备负载金属的活性炭粒子电极,通过正交试验探究其最优制备条件,并应用Bohem返滴定法和SEM对改性活性炭进行表征。正交试验表明:粒子电极电催化性能受浸渍时间的影响比受浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度的影响更大。不同制备条件下的粒子电极形貌差异很大。在0.1 mol/L的浸渍液中浸渍12 h,400 ℃条件下焙烧4 h得到的粒子电极用于三维电极反应器中降解活性艳红X-3B,染料去除率达到85.97%,COD去除率达到65.61%,对比AC,染料去除率提高了5.29百分点,COD去除率提高了10.12百分点,能耗降低了13%。表明Ni/AC粒子电极可提高其电催化性能,降低能耗。     

FeS对CW-MFC系统降解活性艳红X-3B效果及过程的影响

在自行构建的人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)系统中,以砾石填料为对照,研究了FeS对活性艳红X-3B脱色效果及降解过程的影响.结果表明,加在底层区域的FeS能够显著提高CW-MFC对活性艳红X-3B的脱色效果和系统产电性能.FeS的投加使得系统脱色率在进水活性艳红X-3B浓度200mg/L、葡萄糖浓度100mg/L条件下达到99.83%.在进水活性艳红X-3B浓度100mg/L、葡萄糖浓度200mg/L条件下,FeS组最大功率密度达到0.849W/m³.活性艳红X-3B在系统中的脱色主要发生在底层和阳极区域,由紫外-可见全波长扫描图谱和GC-MS扫描图谱可知FeS在该区域促进了偶氮双键的断裂,并有利于脱色产物苯胺、三嗪结构、萘环结构的进一步降解.     

无机离子对Fenton处理活性艳红X-3B染料废水的影响

针对实际染料废水中通常存在大量溶解性无机阴离子和金属阳离子的特点,选择了一些典型的无机离子,通过Fenton氧化降解偶氮染料活性艳红X-3B的试验,研究了无机离子对Fenton氧化降解的影响。结果表明,阴离子S2-对Fenton试剂催化氧化降解的抑制作用非常明显,H2PO4-和Cl-也具有不同程度的抑制作用,其抑制能力大小为:S2->H2PO4->Cl-;阳离子Cu2+和Mn2+抑制Fenton氧化作用的大小顺序为Cu2+>Mn2+;SO42-,NO3-,Mg2+和Zn2+对活性艳红X-3B的降解没有影响。研究结果可为Fenton方法处理含无机阴离子和金属阳离子的染料废水提供参考。     

超声/镁粉体系协同降解活性艳红

研究了超声/镁粉体系对偶氮染料活性艳红X-3B的降解效果,探讨了溶液pH值、声强、镁粉投加量、辐照时间等因素对染料脱色率的影响。结果表明,当溶液pH=3.5,声强=54.3W/cm2,镁粉投加量为2.122g/L时,20mg/L活性艳红溶液在超声辐照48min后脱色率达99.71%。同时探讨了超声波/镁粉体系的协同降解作用。超声波强化镁粉降解的能力主要表现在机械振荡加速了染料向镁粉表面的传质速度;加入镁粉促进超声产生大量·OH,强化了对染料的声化学脱色和降解。超声波/镁粉联用具有显著协同作用,服从动力学一级反应。     

负载型纳米TiO2/AC对偶氮染料的光催化降解研究

以钛酸四丁酯和粒状活性炭(AC)为主要原料,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO2/AC催化剂.在流化床反应器中分别对2种典型的偶氮类染料橙黄G、活性艳红X-3B模拟废水进行了光催化降解研究,探讨了pH值、外加氧化剂对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生利用试验.结果表明,TiO2/AC催化剂具有良好的光催化活性、吸附特性及可再生性,60 min后对2种染料反应的光催化降解率分别可达到99.71%和97 12%,反应180 min后的TOC去除率分别达到81.54%和81.99%;反应后TiO2/AC催化剂回收率大于95%,经焙烧再生后对橙黄G反应60 min的光催化降解率仍高达95.93%.     

水解酸化/AO组合工艺处理印染废水色度去除与脱氮性能

偶氮染料是一种具有稳定化学结构的活性染料,排放至环境中会损害人体健康和影响水生生物生长.利用水解酸化/AO组合工艺处理含偶氮染料活性艳红X-3B(RR2)的印染废水,重点考察了色度去除和脱氮性能.组合工艺可有效去除色度、化学需氧量(COD)和氨氮,去除率分别为71. 0%、92. 2%和83. 5%.水解酸化反应器中主要偶氮染料降解菌为Desulfovibrio; AO反应器中硝化菌主要为Nitrospira,反硝化菌为Thauera和Dechloromonas.水解酸化温度从25℃提高至35℃,色度去除率提高141. 2%; 25℃时COD浓度从200 mg·L~(-1)提高至800 mg·L~(-1),色度去除率提高208. 9%. AO反应器出现亚硝酸盐积累现象,亚硝化率为73. 8%.染料RR2对硝化没有抑制作用,而苯胺会抑制硝化;当苯胺浓度超过6mg·L~(-1)时,氨氮氧化速率最低.     

湿地基质及阴极面积对人工湿地型微生物燃料电池去除偶氮染料同步产电的影响

本研究采用人工湿地型微生物燃料电池处理偶氮染料X-3B,实现降解偶氮染料同步产电的效果.为了构建性能最优的人工湿地型微生物燃料电池(CW-MFC)系统,本研究主要从湿地基质和阴极面积两个方面研究系统构型对去除X-3B同步产电的影响,提高系统性能.研究表明以粒径10 mm、孔隙率30%的小石子作为湿地基质构造的CW-MFC系统微生物生物量最大,去除X-3B效果最好,脱色率高达92.70%,但其产电性能最差.较小的粒径和孔隙率使底层微生物生物量增加,促进X-3B的去除,但随着湿地基质粒径和孔隙率的减小,导致阴阳极营养物质不足,系统传质阻力增加,抑制了系统产电性能.X-3B的去除效果随着阴极面积的增加而提高直到阴极面积为594 cm~2时取得最大脱色率99.41%.当阴极面积继续增加时,CW-MFC系统产电性能上升趋势趋于平缓,X-3B去除效果呈现下降趋势,这是因为阴极反应过快导致更多的阳极电子输送到阴极用于产生电流,与X-3B发生反应的电子减少,阳极成为提高CW-MFC系统性能的限制因素.     

Quinone-mediated decolorization of sulfonated azo dyes by cells and cell extracts from Sphingomonas xenophaga

The effects of various quinone compounds on the decolorization rates of sulfonated azo dyes by Sphingomonas xenophaga QYY were investigated. The results showed that anthraquinone-2-sulfonate (AQS) was the most effective redox mediator and AQS reduction was the rate-limited step of AQS-mediated decolorization of sulfonated azo dyes. Based on AQS biological toxicity tests, it was assumed that AQS might enter the cells to kill them. In the cytoplasmic extracts from strain QYY, AQS effectively increased decolorization rates of sulfonated azo dyes than other quinone compounds. In addition, we found a NADH/FMN-dependent AQS reductase using nondenaturing polyacrylamide gel electrophoresis (Native-PAGE).     

Bi2WO6可见光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用水热合成法制备Bi2WO6催化剂,并通过XRD,UV-vis DRS等手段对其进行表征;以活性艳红X-3B为目标污染物,研究催化剂量、X-3B初始浓度、反应溶液pH值以及H2O2等因素在可见光辐射下对其光催化降解效果的影响.结果表明,所制备的Bi2WO6催化剂结晶度好,具有较强的可见光吸收能力;最佳催化反应条件为: X-3B初始浓度20mg/L,Bi2WO6用量2g/L, pH5.18(原始pH值).在此条件下,光照60min,对X-3B的去除率可达到86%;加入2mL/L 30%的H2O2,光照30min,降解率可达到96%以上,降解反应符合一级反应动力学.光催化反应可以有效地破坏X-3B的发色基团偶氮结构使其脱色,但在所设定的反应时间(80 min)内X-3B不能被完全矿化,反应过程中有中间产物生成.     

藻菌系统降解偶氮染料的机理研究

研究了藻、菌及藻菌共存系统对偶氮染料降解的机理.50种偶氮染料的降解试验表明,多数偶氮染料可被藻、菌或二者共存系统所降解.藻也能单独降解偶氮染料,其降解机理基本一致:偶氮化合物的偶氮双键首先被还原裂解,产生芳香胺,芳香胺再被进一步降解.偶氮双键还原是由偶氮还原酶催化的.偶氮还原酶受氧抑制.芳香胺的降解是需氧的.