發(fā)布時(shí)間：2020-05-22 00:15

【摘要】：本文用生物電化學(xué)強(qiáng)化四氯化碳的厭氧共代謝降解,對(duì)其降解特性進(jìn)行了初步的研究。對(duì)取自生活污水處理廠的厭氧活性污泥進(jìn)行培養(yǎng)馴化,比較了甲醇、乙醇、甲酸鈉、乙酸鈉、葡萄糖五種共代謝基質(zhì)下厭氧微生物對(duì)四氯化碳的降解效果,對(duì)降解的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)擬合,分析了降解過(guò)程中的代謝產(chǎn)物,并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化。用馴化培養(yǎng)的厭氧污泥啟動(dòng)生物電化學(xué)系統(tǒng),并對(duì)陰陽(yáng)兩極進(jìn)行掛膜。待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后,比較了四氯化碳在電化學(xué)體系,厭氧共代謝和生物電化學(xué)體系中的去除效果。用SEM對(duì)啟動(dòng)前后的陰陽(yáng)兩極的表面形貌進(jìn)行了表征。分別研究了陽(yáng)極和陰極作為工作電極時(shí)的循環(huán)伏安曲線(xiàn)。研究了不同反應(yīng)條件如電壓,四氯化碳濃度和共代謝基質(zhì)濃度對(duì)四氯化碳去除率的影響。結(jié)果表明:(1)厭氧微生物共代謝降解四氯化碳,甲醇為共代謝基質(zhì)時(shí)降解效果最佳。不加共代謝基質(zhì)和甲醇、乙醇、甲酸鈉、乙酸鈉、葡萄糖分別作為共代謝基質(zhì)時(shí)對(duì)四氯化碳的去除率分別為54.5%,84.0%,79.2%,60.9%,74.9%,66.7%。降解的過(guò)程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。(2)在SEM圖中可以明顯觀察到在陰陽(yáng)兩極表面的厭氧污泥顆粒。生物電化學(xué)強(qiáng)化四氯化碳厭氧共代謝降解在外加電壓為0.5 V、初始四氯化碳濃度2mg/L、共代謝基質(zhì)濃度為500 mg/L的基本條件下進(jìn)行。在24 h內(nèi),生物電化學(xué)系統(tǒng)對(duì)四氯化碳的去除率為91.9%,厭氧共代謝為65.6%,電化學(xué)系統(tǒng)為55.7%。生物電化學(xué)系統(tǒng)對(duì)四氯化碳的去除過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。(3)對(duì)代謝產(chǎn)物的檢測(cè)結(jié)果是,厭氧微生物共代謝和單獨(dú)的電化學(xué)系統(tǒng)降解四氯化碳的產(chǎn)物主要是三氯甲烷。生物電化學(xué)系統(tǒng)對(duì)四氯化碳降解的主要產(chǎn)物是三氯甲烷和二氯甲烷。生物電化學(xué)系統(tǒng)對(duì)四氯化碳的降解更徹底。循環(huán)伏安圖表明,生物電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極為陰極。高通量測(cè)序的結(jié)果顯示,陰極微生物聚類(lèi)成三類(lèi),分別是脫氯菌屬,協(xié)同脫氯菌屬及發(fā)酵產(chǎn)甲烷、產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌屬(如Syntrophus,Treponema,Anaerolinea),這三類(lèi)微生物相互協(xié)同,共同促進(jìn)陰極的還原脫氯反應(yīng)。
【圖文】：

圖 1-1 生物電化學(xué)系統(tǒng)反應(yīng)機(jī)理圖-1 所示，生物電化學(xué)系統(tǒng)一般分為陽(yáng)極室和陰極室。陽(yáng)極化下發(fā)生氧化反應(yīng)，有機(jī)基質(zhì)(如乙酸鈉)提供電子，電極則物或非生物的催化下發(fā)生還原反應(yīng)，電極提供電子，氧化電子。生物電化學(xué)系統(tǒng)中陽(yáng)極的氧化反應(yīng)和陰極的還原反，反應(yīng)快速高效，能源和物質(zhì)易于回收(郭爽，2013)。 等人的研究表明，生物電化學(xué)系統(tǒng)的電子傳遞機(jī)制有直接轉(zhuǎn)移兩種方式（Komeel et al., 2010）：子轉(zhuǎn)移，需要有酶復(fù)合物在膜外周或者與膜相連，或是纖毛導(dǎo)性物質(zhì)。子轉(zhuǎn)移，可溶性化學(xué)物質(zhì)在胞內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，，達(dá)不溶性的電子受體或電子供體。反應(yīng)機(jī)理主要有血紅素靶

養(yǎng)馴化取自高碑店污水處理廠的厭氧活性污泥，比較不同共代謝化碳的降解情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。建生物電化學(xué)系統(tǒng)，用外加電壓馴化陰陽(yáng)兩極的厭氧微生物，并電極進(jìn)行掛膜，啟動(dòng)雙室 BES 反應(yīng)器。雙室 BES 反應(yīng)器中，研究陰極對(duì)目標(biāo)污染物 CT 的降解情況。主解率，CT 降解的動(dòng)力學(xué)擬合及代謝產(chǎn)物的濃度。與單一的電化學(xué)物共代謝降解做對(duì)比。析外加電壓，CT 的濃度及共代謝基質(zhì)（甲醇）的濃度對(duì) CT 降解并對(duì)陰極的微生物群落進(jìn)行分析，探討 CT 的還原機(jī)制。究技術(shù)路線(xiàn)圖題的技術(shù)路線(xiàn)圖如圖所示：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 曹占平;張景麗;張宏偉;;五氯酚的生物電化學(xué)催化厭氧轉(zhuǎn)化過(guò)程與機(jī)制[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

2 劉敬武;單愛(ài)琴;揣小明;周海霞;韓寶平;;厭氧填充柱降解四氯化碳實(shí)驗(yàn)研究[J];環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù);2008年01期

3 顧荷炎;張興旺;李中堅(jiān);雷樂(lè)成;;微生物燃料電池協(xié)同處理含氯酚廢水[J];科學(xué)通報(bào);2007年18期

4 劉永娟,韓寶平,王小英;地下水四氯化碳污染現(xiàn)狀與治理技術(shù)研究進(jìn)展[J];水資源保護(hù);2005年02期

5 李惠娣,楊琦,尚海濤;不同共代謝基質(zhì)下四氯乙烯厭氧生物降解研究[J];環(huán)境污染與防治;2004年05期

6 左劍惡,肖晶華,陳莉莉;氯代有機(jī)污染物在厭氧條件下還原脫氯的研究進(jìn)展[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2003年06期

7 劉永剛,劉菲,鄭海濤,張金炳;頂空氣相色譜法測(cè)定北京市地下水中的氯代烴[J];巖礦測(cè)試;2002年01期

8 吳金亮;處理四氯化碳的技術(shù)方案分析[J];氯堿工業(yè);2000年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王維大;微生物燃料電池共代謝降解氰化物及產(chǎn)電性能研究[D];北京科技大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 余輝;微電場(chǎng)刺激下多氯聯(lián)苯厭氧還原脫氯過(guò)程的強(qiáng)化研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 朱樂(lè);零價(jià)鋅粉（Zn(0)）活化過(guò)硫酸鈉（PS）降解硝基苯和四氯化碳的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 石林;廢水中有機(jī)砷的生物電化學(xué)降解及無(wú)機(jī)砷原位回收研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 郭爽;雙室微生物電輔助系統(tǒng)陰極強(qiáng)化還原氯代硝基苯的效果研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2675132