污泥基生物炭制备及其对活性黑5染料的吸附研究

以污水处理厂剩余污泥为原料制备生物炭是富有潜力的剩余污泥资源化途径。利用剩余污泥制备了生物炭,将其用于处理废水中的有机染料活性黑5,通过调整制备工艺参数,考察了粒径、反应温度和投加量对污泥基生物炭吸附性能的影响,并对其结构和形貌进行了研究,结果表明:原料污泥粒径、反应温度对污泥基生物炭吸附性能均有明显影响,最佳制备工艺条件为采用0.074 nm(200目)粒径污泥颗粒、反应温度450℃经马弗炉焚烧制取;污泥基生物炭投加量为7 g/L时,对50 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到79.66%,吸附量为5.7 mg/g,对100 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到68.76%,吸附量为9.8 mg/g。

好氧颗粒污泥对活性黑5染料的降解

为探究活性黑5染料在好氧颗粒污泥系统中的去除效果和降解机理,在等工作体积的序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中,采用厌氧好氧交替环境培养好氧颗粒污泥处理模拟偶氮染料废水,测定SBR系统对COD、NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)-P的去除效率及对活性黑5的去除负荷,并通过16S rRNA基因高通量测序分析偶氮染料的去除机理。结果表明:SBR系统对污染物去除效果良好,培养末期对COD、NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)-P的去除率分别可达90%、95%、95%以上,对活性黑5的去除负荷稳定在约0.005 kg·(kg·d)^(-1)。活性黑5的偶氮键断裂主要发生在厌氧阶段,产生的含苯环和萘环的中间产物主要在好氧阶段通过氧化去除。16S rRNA基因高通量测序结果显示,偶氮染料提高了SBR系统硝化菌门以及具有反硝化或降解芳香类物质功能的Paracoccus、Azoarcus和Thauera属的丰度。

高效混合菌群FF的筛选及其对活性黑5的脱色作用

利用梯度浓度压力驯化法,从运行良好的印染废水生物处理系统(A+OSA剩余污泥减量系统)二号厌氧反应器活性污泥中,筛选驯化出对活性黑5具有良好脱色性能的混合菌群FF,针对其染料脱色性能进行了一系列研究.结果表明:混合菌群FF在活性黑5初始质量浓度为200mg/L的脱色培养基中,在35℃、pH值为8.0的条件下,静置培养12h,测定其平均脱色率为84.6%,24h后其最高脱色率可达91.4%;混合菌群FF具有一定的耐盐能力,在NaCl质量分数为4%时,24h后脱色率仍保持在91.0%;同时混合菌群FF对活性蓝19、活性艳橙X-GN、活性红239等多种小分子活性染料具有较好脱色性能,静置培养24h时,脱色率都达到了90.0%以上,说明混合菌群FF对偶氮类活性染料脱色具有一定的普适性.利用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)测定混合菌群作用过程中活性黑5的脱色降解中间产物,初步推测了其脱色降解机理.同时利用纯培养16SrDNA鉴定技术对混合菌群FF的群落结构进行解析,发现混合菌群FF中的功能优势菌群主要为变形菌纲(Gamma-proteobacteria)的克雷伯氏菌属(Klebsiella)细菌和变形杆菌属(Proteus)细菌.

铁氧化物联合低含量亚铁离子催化H_2O_2降解偶氮染料活性黑5

采用铁污泥（铁氧化物）／Fe^2＋／H2O2法对模拟染料废水进行处理。以活性黑5染料溶液为研究对象，比较了不N氧化体系下活性黑5的脱色效果，其中铁氧化物／Fe^2＋／H2O2对活性黑5的脱色效果最佳；考察了溶液pH、H2O2含量、铁氧化物投加量、染料初始含量对脱色效率的影响。结果表明，脱色反应在60min内基本完成，铁氧化物／Fe^2＋/H2O2能在较宽的pH范围内保持较好的脱色效果；增加H2O2含量和铁氧化物投加量均可以提高活性黑5溶液脱色率，但H2O2质量浓度超过5．78mg／L后效果提高不明显；在15～450mg／L内，铁氧化物投加量的增加对脱色效果的影响不显著；染料脱色率随染料初始含量的升高而降低。

活性黑5的生物脱色、复色现象及机理

印染废水问题形势依然严峻,目前常用生物法来治理,筛选高效降解染料的微生物是生物法处理印染废水的关键。本文利用梯度浓度压力驯化法,从印染废水水解酸化反应器中筛选出对染料活性黑5具有良好脱色性能的混合菌群DDMY1。利用该菌群在兼氧条件下对活性黑5进行脱色研究,首先采用拍照方式记录其反复脱色、复色的直观效果,其次运用紫外-可见光分光光度计检测其不同时间、不同状态下脱色液吸光值情况,最后运用气相色谱质谱联用仪和傅里叶变换红外光谱仪等检测方法分析脱色、复色过程中产物情况。结果表明,混合菌群DDMY1对活性黑5的脱色性能显著,24h脱色率能达到97.4%。同时,发现活性黑5的兼氧生物脱色反应可有效反复脱色、复色达17次之多,根据分析测试的结果,初步推测该现象可能是由活性黑5降解产物中的苯胺类物质或萘醌类物质造成的。

颗粒活性炭催化臭氧氧化降解活性黑5

本文以深度处理后印染废水为配水模拟实际废水,对颗粒活性炭催化臭氧氧化降解活性黑5进行了研究.用低温N_2吸附-脱附等温线、SEM-EDS等对颗粒活性炭进行了表征,发现颗粒活性炭比表面积高达931 m^2·g^(-1).考察了颗粒活性炭吸附性能和催化臭氧活性,结果表明单独臭氧与颗粒活性炭催化臭氧脱色率在反应30 min内均高达100%.反应1h时,5 g·L^(-1)、10 g·L^(-1)颗粒活性炭催化臭氧TOC去除率分别为57%、74%,比单独臭氧高出33%和50%,颗粒活性炭具有良好的催化效果,能提高对污染物的矿化效果.颗粒活性炭促进了溶解性臭氧分解,重复使用6次后10 g·L^(-1)活性炭在反应时间为2 h时染料废水TOC去除率均能稳定在85%左右,多次利用后活性炭的催化活性没有明显降低.EPR检测表明,其主要机制为颗粒活性炭能够稳定地催化臭氧分子分解产生羟基自由基,实现污水中有机物的矿化.

活性黑5高效脱色菌的分离鉴定和生长特性研究

通过富集和分离的方法,从处理印染废水的AAO工艺的厌氧反应器污泥中筛选出了一株对偶氮染料活性黑5具有较强脱色能力的高效菌株S8,并对其进行形态学观察和16SrDNA测序。此外,绘制了菌株S8的生长曲线,并在不同pH、温度、接种量、装液量和氮源的生长条件下对其进行培养,以OD600值为指标,考察这些因素对菌株S8生长的影响。实验结果表明,筛选出的高效脱色菌S8在25h内对活性黑5的脱色率可达85%以上,经鉴定属于肠杆菌属,0~4h为菌株S8的生长停滞期,4~12h为对数期,12~20h为稳定期,20h以后为衰亡期,而其最适生长条件为：pH9~10,温度30℃,接种量5%,装液量50mL,以蛋白胨为氮源。

C.I.活性黑5低温水解性能分析

为研究并有效控制活性染料在冷轧堆染色中的水解,应用高效液相色谱（HPLC）对双乙烯砜型活性染料C.I.活性黑5在低温下的水解性能进行定性及定量分析。结果表明：在碱性缓冲液中,C.I.活性黑5的消除反应及水解反应为假一级反应,其消除反应速率及水解反应速率均随着缓冲液pH值的增加而显著提高;在30℃、pH值为9时,C.I.活性黑5的水解反应速率常数为3.5×10^-5min^-1;相同温度下,在pH值为10、11、12时该染料的水解反应速率常数分别是pH值为9时的3、27、233倍,因此,C.I.活性黑5在冷轧堆染色时,在pH值为9－10的缓冲液中水解稳定性较好。

多羟基亚铁络合物还原转化活性黑5的实验

通过调控反应条件,制备了高活性的亚铁羟基络合物(FHC),以活性黑5(RB5)为目标污染物研究了FHC还原转化偶氮染料的反应性能.探讨了FHC对RB5还原脱色的影响因素,包括亚铁结构形态、FHC的投加量、初始pH值、溶解氧等,结果表明结构态亚铁具有很强还原反应活性,亚铁投加量89.6mg.L-1,染料初始质量浓度为100mg.L-1,反应10min后RB5去除率达80%以上.pH对亚铁的还原性能产生重要影响,最适宜的pH值范围为8～10.实验证明,FHC的还原作用是导致染料脱色的最主要机理,并非是传统的混凝沉淀作用,染料结构中的显色基团偶氮键还原转化为胺基,苯胺类化合物是主要还原产物,该研究对于亚铁促进染料脱色,提高废水生化性能提供了新的机理解释,为该技术工艺的发展提供了理论基础.

偶氮染料活性黑5脱色菌的分离鉴定及特性研究

通过对西安市某污水处理厂活性泥的分离得到偶氮染料活性黑5的脱色菌株EWA2,经过生化试验和16S r DNA同源性比对分析,鉴定为奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)。该菌在LB液体培养基中48 h内对300 mg/L以下的活性黑5脱色率高达94.7%~99.9%。在活性黑5模拟废水中,菌株EWA2可利用羧甲基纤维素钠和葡萄糖作为碳源显著提高对活性黑5的脱色率,在8%Na Cl条件下48 h内对活性黑5的脱色率达83.6%。该菌主要通过生物降解途径实现对活性黑5的脱色,降解产物的吸收峰位于近紫外光区。

肠杆菌对偶氮染料活性黑5的脱色研究

从实验室处理印染废水的改良厌氧-缺氧-好氧系统的活性污泥中分离出对偶氮染料具有脱色活性的菌体,研究了不同pH值、脱色温度、接菌量以及装液量等条件对菌株降解活性黑5的影响,并设计正交实验,获得其降解模拟偶氮染料废水的最佳反应条件。研究结果表明,菌株Enterobacter sp.G1在30℃、pH为6、装液量为100 mL及接菌量为8%(体积分数)的条件下,反应25 h后对浓度为50 mg/L的活性黑5模拟废水的脱色率大90.48%。

沼泽红假单胞菌W12对活性黑5的厌氧脱色和降解作用

从处理印染废水的厌氧移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)中分离到一株具有高效脱色活性的沼泽红假单胞菌W12。经实验确定W12对活性黑5(reactive black 5,RB5)脱色的适宜条件为:pH<10;有光照;谷氨酸盐或乳酸盐作为碳源,当乳酸钠为碳源时浓度应>500 mg/L;盐度不超过5%;RB5浓度不大于700 mg/L。紫外-可见光谱扫描结果表明,RB5的脱色和降解过程生成芳香胺类化合物,这些中间产物可进一步降解。此外发现,RB5诱导生成的胞外代谢物能提高W12的脱色活性。

非均相Fe/Al_2O_3催化H_2O_2降解偶氮染料活性黑5

以活性氧化铝为载体，制备了Fe/Al2 O3负载型催化剂，用于催化H2 O2分解产生羟基自由基氧化降解偶氮染料活性黑5。探讨了PH、H2 O2投加量、催化剂投加量等对染料脱色率的影响。结果表明，活性黑5的脱色率随催化剂投加量的增加而升高；随H2 O2投加量的增加而降低；Fe/Al2 O3/H2 O2体系下，活性黑5在PH为2~9之间均有一定的脱色效果，活性黑5的脱色率随初始PH的增加而先增加后减少，其中在初始PH为3时，脱色效果最佳。

活性黑5厌氧生物脱色的自催化作用研究

该文研究了活性黑5(RB5)经沼泽红假单胞菌W1脱色后的代谢物对RB5厌氧生物脱色的影响,实验结果表明:RB5的脱色代谢物能明显促进W1对RB5的脱色,同时对菌株W1生长有促进作用;不同浓度RB5的脱色代谢物均能促进菌株W1对RB5的脱色,并使培养液氧化还原电位(ORP)降低,其中200 mg/L RB5脱色产物对脱色的促进作用最大;RB5的脱色代谢物对RB5厌氧污泥脱色的促进作用与纯菌相似,不同的是它对厌氧污泥生长有一定抑制作用。循环伏安分析的实验结果表明:RB5脱色代谢物具有氧化还原介体的性质,其可逆的氧化还原峰分别位于83和-220 mV,说明RB5脱色代谢物对脱色的作用是通过氧化还原介体的机制实现的。通过对比RB5、W1胞外代谢物和RB5脱色代谢物的循环伏安特性可知,氧化还原介体来自RB5的脱色产物,即RB5厌氧生物脱色时具有自催化的特性。

负载铁沸石催化剂催化氧化降解偶氮染料活性黑5的研究

采用浸渍法,以FeSO_4溶液为浸渍剂对沸石进行浸渍制备负载铁沸石催化剂。研究了H_2O_2存在条件下负载铁沸石催化剂催化氧化降解染料活性黑5的性能及机理。结果表明,负载铁沸石催化剂对染料活性黑5的催化降解效果明显优于未负载沸石,其最优制备条件为FeSO_4溶液浓度0.1 mol/L,浸泡时间12 h,焙烧温度450℃,焙烧时间3 h;在反应时间为60 min,反应温度30℃,染料废水p H为3,H_2O_2浓度为200 mg/L,催化剂投加量1.5 g/L的条件下,活性黑5降解效率最高,为98.9%。负载铁沸石催化剂催化氧化降解偶氮染料活性黑5过程中,·OH自由基起主导作用。

零价铝/酸/氧体系H_2O_2积累对降解活性黑5效果的研究

研究了铝粉投加量、初始pH、多金属氧酸盐(POM)及Fe^(2+)添加对零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度的变化和染料降解的影响。研究表明,不同条件下H_2O_2浓度变化呈现出一定规律性。在初始阶段,H_2O_2浓度逐渐上升,达到最大值后开始下降,最终浓度值趋于稳定。增加铝粉的投加量有助于提高零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度;酸性越强,H_2O_2产生量越多,浓度达到最大值时所用的时间也越短;在实验研究的POM浓度范围内,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度随着POM的添加而增大;Fe^(2+)能与H_2O_2发生芬顿反应,产生·OH,因此,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2的积累量随着Fe^(2+)浓度的升高而降低,而活性黑5的降解率却随着Fe^(2+)浓度的升高而升高。

EDTACo-MgAl层状双金属氢氧化物去除活性黑5

采用共沉淀法制备EDTACo-Mg Al层状双金属氢氧化物(EDTACo-MgAl-LDHs),通过X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等对材料进行表征,并以活性黑5为模拟染料废水,研究了污染物浓度、pH、温度等因素对吸附效果的影响,初步探讨了其作为类Fenton催化剂的反应性能.结果表明:常温、中性条件下,其对活性黑5的最大平衡吸附量达到330 mg·g^(-1);随着污染物浓度的增大,EDTACo-MgAl-LDHs的吸附和催化H_2O_2氧化效果呈互补趋势,对于初始质量浓度在120~360 mg·L^(-1)范围内的活性黑5的总去除率均能达到90%以上.

提高C.I.活性黑5的乌黑度

活性黑5(活性黑KN-B)是活性染料中产量最多、用途最广的一种染料,但是最大的不足是乌黑度不高。10余年前,利用补色原理,复配了活性橙82,乌黑度有所改进,但尚有不少问题。提高活性黑5的乌黑度是当前热门的研究课题之一,主要筛选溶解度高,直接性、反应性、相容性与活性黑5匹配的橙色和红色活性染料。

活性氧化铝吸附去除偶氮染料活性黑5的研究

为了解活性氧化铝吸附去除水溶液中偶氮染料的性能,考察了初始染料浓度、吸附剂投加量和pH对吸附作用的影响,分析了活性氧化铝对水中偶氮染料活性黑5的等温吸附特征。结果表明,在初始染料的浓度越高、吸附时间越长,活性氧化铝对活性黑5的吸附量越大,吸附量随吸附剂投加量和pH的增加而降低。相对Freundlich方程式,用Langmuir吸附等温线来描述活性氧化铝对活性黑5的吸附性能更为准确。

Fenton试剂对偶氮染料活性黑5的脱色研究

以活性黑5染料溶液为研究对象，通过匹交实验确定了Fenton反应中各影响因子的最佳操作条件为：染料初殆浓度=50mg／L，pH=4，H2O2浓度=5．78mg／L，Fe^2＋浓度=9．52mg／L。同时考察了反应时间、溶液pH值、H2O2浓度、Fe^2＋浓度、染料初始浓度对脱色效率的影响。实验表明脱包反应在15min内基本完成，Fenton试剂能在较宽的pH范围内保持较好的脱色效果。增加H202浓度可以提高活性黑5溶液脱色率，但超过5．78mg／L后效果捉高不明显。在6.16～16．24mg／L的范围内，Fe^2＋浓度对脱色效果的影响不显著。染料脱色率随染料初始浓度的升高而降低。