生物源铁氧化物负载陶粒制备及其对盐酸四环素的去除性能

为了提升陶粒对污染物的去除性能,本研究利用微生物驱动的铁还原和氧化过程,将砖红壤中铁氧化物迁移到陶粒表面,成功制备了生物源铁氧化物负载陶粒(bio-Fe陶粒),并采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱分析等表征手段对负载层特性进行了分析;在此基础上,以抗生素盐酸四环素(Tetracycline hydrochloride,TCH)为目标污染物,研究了bio-Fe陶粒的吸附和催化活化过氧化物的性能.结果表明,bio-Fe陶粒的负载层主要由铁氧化物颗粒与微生物细胞形成复合物组成,微生物细胞起到骨架支撑作用,使得负载层结构疏松多孔,并富含乙酰基等有机官能团;铁氧化物为二价和三价铁混合物;ESR检测显示,负载层颗粒可活化过氧化氢生成·OH和O_(2)·^(-)、活化过硫酸盐生成·OH、SO_(4)·^(-)、O_(2)·^(-).与原始陶粒相比,bio-Fe陶粒对TCH的吸附去除率提升了341.7%;相比单一吸附,bio-Fe陶粒分别与过氧化氢、过硫酸盐形成的吸附-氧化体系对TCH的去除率提升了25%和45%;在bio-Fe陶粒与过氧化氢混合体系中,吸附作用对TCH去除的贡献率最高,而在bio-Fe陶粒与过硫酸盐混合体系中,氧化作用对TCH去除的贡献率最高;同时,bio-Fe陶粒吸附的TCH可以通过催化活化过硫酸盐氧化去除,从而恢复bio-Fe陶粒对TCH的吸附性能.

赤铁矿对园林落叶植物生物质水解液中溶解性芳香物质的调控效果

植物生物质作为污水反硝化脱氮碳源,存在出水色度和COD升高的问题,木质素水解产生的多酚类物质等芳香化合物是导致该问题的根本原因.由于赤铁矿对木质素酚具有吸附潜力,本研究尝试采用赤铁矿调控植物生物质厌氧水解产生的溶解性芳香物质,避免其进入水解液后形成不易被反硝化利用的COD和色度.研究利用预处理园林树木黄葛榕落叶和赤铁矿形成共厌氧水解系统,以未加入赤铁矿的系统为对照,考察了赤铁矿共厌氧对水解液的UV_(254)、SCOD、挥发性有机酸、亚铁等影响;在此基础上进一步分析了赤铁矿对预处理黄葛榕落叶厌氧水解液中多酚类物质的吸附去除特性.结果表明,与无赤铁矿的厌氧水解系统相比,赤铁矿的共厌氧能有效地降低水解液的UV_(254),并提升SCOD和乙酸产生速度和浓度,但后期会发生活跃的铁还原过程;赤铁矿能够有效地吸附去除黄葛榕木质纤维素厌氧水解液中的多酚类物质,吸附过程与准一级动力学方程拟合效果相对优于准二级.根据Langmuir方程对其吸附等温线拟合结果,赤铁矿对多酚的饱和吸附量为1.399mg·g^(-1);黄葛榕落叶厌氧水解液经赤铁矿的吸附处理后,以其配制的纤维素酶液的滤纸酶活提升了11.68%.因此,共厌氧系统中赤铁矿对多酚类物质的吸附去除,不但降低了水解液中溶解性芳香有机化合物的含量,而且也可以缓解多酚类物质对纤维素酶等水解酶活性的抑制,提升反硝化碳源乙酸生产性能.赤铁矿与落叶植物生物质共厌氧水解在调控水解液溶解性芳香类物质、提升水解液反硝化性能方面具有应用潜力.