电极生物膜法同时还原NO_x络合吸收液中的Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA

时间:2017-03-18 08:29 作者: 点击:次

在实验室已有课题——化学吸收结合生物转化处理烟气中氮氧化物的研究基础上,结合电极生物膜技术在废水脱氮领域的发展,本课题独创性地提出将电化学方法引入微生物的还原中。本研究以Fe(Ⅱ)EDTA为吸收剂,络合吸收NO_x,用电极生物膜法将NO_x络合吸收液中的Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA同时还原成Fe(Ⅱ)EDTA,实现了吸收剂的再生。本文研究了菌株FR-2、DN-2以及两者的混合培养物对Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA的还原特性和微生物的生长特性。选育了高活性的微生物对反应器进行挂膜实验,考察了不同电流密度对反应器挂膜效果的影响,结合电镜扫描(SEM)实验分析了阴极碳棒表面微生物的存在形态和群落特征。在挂膜期间,重点研究了电化学作用,微生物作用,电化学结合微生物作用这三种作用对Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA的还原。研究发现,电流可以加快微生物的代谢速度,提高微生物的还原活性。挂膜结束后,考察了连续运行和间歇运行这两种不同运行方式下反应器的还原性能,以及Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA浓度改变对各自还原效果的影响。研究发现,随着溶液中Fe(Ⅱ)EDTA-NO浓度的增加,Fe(Ⅲ)EDTA的还原速率以及Fe(Ⅱ)EDTA的生成速率都明显地降低了。当电极生物膜反应器中不提供电流时,电极生物膜中的微生物对Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA几乎没有还原作用。随着电流密度的增加,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的还原速率升高。电流密度为0.09 mAcm~(-2)(Ⅰ=0.03 A)时,反应器中Fe(Ⅱ)EDTA的生成速率最快。
NO_x 电极生物膜 Fe(II)EDTA 生物还原 电流密度
致谢4-5
摘要5-6
Abstract6-7
目次7-9
1 绪论9-11
2 文献综述11-21
2.1 NO_x危害及排放现状11-12
2.2 NO_x治理新技术-化学吸收结合生物转化法12-14
2.3 电极生物膜法研究概况14-18
2.3.1 电极生物膜法原理15-16
2.3.2 电极生物膜法研究进展16-18
2.4 立题依据18-19
2.5 本文研究内容19-21
3 实验装置及方法21-28
3.1 实验装置21-22
3.2 实验试剂及仪器22-23
3.2.1 实验试剂22
3.2.2 实验仪器22-23
3.3 分析测试方法23-24
3.3.1 Fe(II)EDTA-NO浓度的测定23-24
3.3.2 铁离子浓度的测定24
3.3.3 细菌浓度测定24
3.4 摇床中混合培养物的还原性能实验24-26
3.4.1 菌种的富集培养24-25
3.4.2 纯种菌与混合培养物的还原性能比较25
3.4.3 混合培养物还原NO_x络合吸收产物的特性研究25-26
3.5 反应器的挂膜实验26
3.5.1 不同电流密度下的反应器挂膜实验26
3.5.2 生物膜电镜扫描(SEM)实验26
3.6 电极生物膜反应器还原性能实验26-27
3.6.1 连续运行下反应器的还原性能研究实验26-27
3.6.2 底物浓度改变对反应器还原性能的影响实验27
3.6.3 电流密度改变对反应器还原性能的影响实验27
3.7 改进后反应器的挂膜实验27-28
4 摇床中混合培养物的还原性能研究28-35
4.1 引言28-29
4.2 结果与讨论29-35
4.2.1 纯种菌与混合培养物的还原性能比较29-32
4.2.2 混合培养物还原NO_x络合吸收产物性能研究32-35
5 反应器的挂膜实验35-45
5.1 引言35
5.2 结果与讨论35-45
5.2.1 电流密度对反应器挂膜实验的影响35-39
5.2.2 生物膜电镜扫描(SEM)实验39-45
6 电极生物膜反应器还原性能研究45-57
6.1 引言45
6.2 结果与讨论45-57
6.2.1 运行方式对反应器还原性能的影响45-50
6.2.2 底物浓度改变对反应器还原性能的影响50-53
6.2.3 电流密度对反应器还原性能的影响53-57
7 改进后反应器的挂膜实验57-63
7.1 引言57
7.2 结果与讨论57-63
8 结论和建议63-66
8.1 结论63-64
8.2 本文的创新点64
8.3 建议和展望64-66
参考文献66-70
作者简历及在学期间所取得的科研成果70