CN110776110A - 一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法 - Google Patents

一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明将吸附剂、光催化剂、微生物同时负载在一块玻璃纤维布上，来更加有效的处理含酚废水。酚类废水的排放所导致的环境问题越来越受到人们的重视。纳米级TiO2颗粒有难以聚集、分散度高、重复使用性低，且难以回收利用等弊端。单独的TiO2光催化剂难以将大分子酚类有机物降解彻底，而微生物的参与可以将大分子有机物降解成小分子有机物，光催化剂再对小分子有机物进行更有效的光降解，并且由于有吸附剂的参与，使整个处理过程更加高效。玻璃纤维布是一种透光性良好、耐高温、耐腐蚀的无机非金属材料，是理想的光催化剂载体。然而，目前关于将吸附剂、光催化剂、微生物同时负载在同一个器件上，进行高效的污水处理的报到甚少，因此在处理含酚废水时，制备一种高催化活性且利用率高的器件，对于研究废水处理的方法有着广阔的前景。

Description

一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法
技术领域
本发明涉及光催化领域，将吸附剂、光催化剂、微生物同时负载在一块玻璃纤维布上来有效利用光催化剂降解水中酚类污染物。
背景技术
随着工业生产的快速发展，和人们对化学用品的需求日益增加，导致大量的含酚废水排入水环境中。传统放法处理水中酚类方法弊端诸多，很难利用微生物降解彻底，需要采用高级氧化技术即光催化技术，然而传统的光催化技术又存在一些弊端，如光催化剂易脱落、难以回收、与污水接触面积小等，机制单一，效果不佳。本发明则将微生物、光催化剂、吸附剂同时负载到同一块玻璃纤维布上，有利于提高光催化剂的利用率，三项功能结合使废水降解更加高效。玻璃纤维布是一种优良的无机非金属材料，玻璃纤维布具有耐酸碱，抗腐蚀，透光性能好等优点，材质轻易于漂浮，并且具有比玻璃更高的比表面积。吸附剂可先将水中的酚类物质吸收到玻璃纤维布的周围，在水中有足够溶解氧条件下，经过微生物的处理可先将大分子有机物处理成小分子类，而后再经过光催化的处理，达到高效降解的目的。如何将三项功能同时牢固的负载在载体上来提高光催化剂的利用率是一项技术难点。目前关于光催化协同微生物与吸附剂的研究甚少，通过文献调研与实际操作，合成了一种三项联合处理废水的方法，对污水处理效率更高。因此在处理含酚废水时，制备一种多功能相结合，利用载体有效去除水中酚类的器件有着非常值得研究的意义。
发明内容
本发明是要解决传统工艺中光催化性低、处理含酚废水方法单一、难以回收循环利用、不能更加有效处理等问题。
一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，制备方法，所述方法如下步骤：
a、光催化剂和吸附剂的负载：将玻璃纤维布裁剪成边长为6cm的正方形，将玻璃布进行预处理，将所制得的黑色TiO2粉末和生物炭溶入乙醇中进行超声震荡，得到悬浆液。将磷酸铝溶于硝酸中进行超声震荡作为胶体分散液，将预处理后的玻璃纤维布浸入胶体分散液中30min～40min，使玻璃纤维布表面对TiO2和生物炭具有胶黏性，随后将浸过胶体分散液的玻璃纤维布取出，刷涂上述悬浆，取出放入烘箱于80℃～100℃干燥后，记录其质量。接着重复上述步骤，直到干燥后玻璃纤维布质量保持不变为止；
b、微生物的接种：将步骤a得到的玻璃纤维布的其中一面悬放在活性污泥水面上，水温为 16～22℃，曝气量为1～3mg/L，水里停留时间为24h，间歇式曝气7～14d，内部出现絮状均匀黑色污泥，得到负载光催化剂、吸附剂与微生物的玻璃纤维布；
c、污染物的降解：将步骤b得到的玻璃纤维布置于含有苯酚的废水中，苯酚的浓度为 5～15mg/L，在光源下照射0.5～1.5h并持续搅拌，得到处理后溶液。
本发明的有益效果主要体现在：
1.本发明所用的光催化剂为黑色二氧化钛，在肉眼中呈现黑色的原因是带隙窄，能吸收大部分可见光，很大程度提升了光催化活性；
2.本发明使用的吸附剂为秸秆生物炭，生物质碳具有成本效益低和食品安全等优点，生物废料被广泛用于生物炭生产中，实现了资源再利用、可持续循环的良好优势；
3.本发明使用的玻璃纤维布作为载体是一种优良的无机非金属材料，它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制作而成，具有比表面积大、廉价易得、耐高温腐蚀等诸多优点。
附图说明
图1为制备的玻璃纤维布负载二氧化钛的实物图。
图2为苯酚去除率降解效果的折线图。

Claims (11)

1.一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，制备方法，所述方法如下步骤：
一、光催化剂和吸附剂的负载：将玻璃纤维布裁剪成边长为6cm的正方形，将玻璃布进行预处理，将所制得的黑色TiO2粉末和生物炭溶入乙醇中进行超声震荡，得到悬浆液；将磷酸铝溶于硝酸中进行超声震荡作为胶体分散液，将预处理后的玻璃纤维布浸入胶体分散液中30min~40min，使玻璃纤维布表面对TiO2和生物炭具有胶黏性，随后将浸过胶体分散液的玻璃纤维布取出，刷涂上述悬浆，取出放入烘箱于80~100℃干燥后，记录其质量；接着重复上述步骤，直到干燥后玻璃纤维布质量保持不变为止；
二、微生物的接种：将步骤a得到的玻璃纤维布的其中一面悬放在活性污泥水面上，水温为16~22℃，曝气量为1~3mg/L，水里停留时间为24h，间歇式曝气7~14d，内部出现絮状均匀黑色污泥，得到负载光催化剂、吸附剂与微生物的玻璃纤维布；
三、污染物的降解：将步骤b得到的玻璃纤维布置于含有苯酚的废水中，苯酚的浓度为5~15mg/L，在光源下照射0.5~1.5h并持续搅拌，得到处理后溶液。
2.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤a中所述的光催化剂粉末为黑色二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤a中所述的粘结剂为磷酸铝。
4.根据权利要求2所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，所述的黑色二氧化钛光催化剂制备方法，按以下步骤进行：将3~4.5g二氧化钛与6.5~7.5g硼氢化钠混合，研磨35min，放入管式炉中，升温速率为3~5℃/min，从室温升高到400℃~500℃，使用真空泵加水稀释，抽滤取沉淀物，将沉淀物放入烘箱干燥后得到黑色二氧化钛可见光催化剂。
5.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤a中所述的光催化剂悬浆的浓度为3~3.5g/L。
6.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤a中所述的玻璃纤维布预处理方法为：将15~20g氢氧化钠加入到450~500mL蒸馏水中，搅拌，直至完全溶解，得到氢氧化钠洗液；再将裁剪好的玻璃纤维布浸入到洗液中，在80℃~85℃水浴锅中浸泡20min，之后将其取出，浸泡在清水中15min~20min，得到表面清洁的玻璃纤维布。
7.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤a中所述的负载次数为4~6次。
8.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤b中所述的活性污泥是从哈尔滨市某污水处理公司的CASS工艺槽中选取。
9.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤b中所述的表面及其内部的膜，为排出污泥后附着在表面上厚度为0.5~1mm的微生物膜。
10.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤c中所述的光源为可见光或紫外光。
11.根据权利要求1所述的一种光催化-微生物-吸附一体化工艺处理含酚废水的方法，其特征在于步骤c中所述的照射时间为0.5~1.5h。
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