醌基聚酯功能生物载体制备表征及其催化生物反硝化特性研究

来源 :河北科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:w_zhou
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醌介体催化调控厌氧净化技术是目前环境领域研究热点,其中高效醌基功能材料是此技术大规模工业化的支撑点,而目前高效醌基功能材料研发处于起步阶段。故本研究通过聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与醌基化合物反应,制备系列功能生物载体并考察其催化生物反硝化特性,探索其作用机理,为其在废水处理中应用提供理论基础和技术支持。研究选取9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQS)作为磺酸型醌基模型固定在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面,合成磺酸型醌基功能生物载体(PET-AQS)。通过红外光谱衰减全反射法和能谱分析,PET-AQS成功合成,且醌基的浓度为0.1406 mmol/g;同时热失重分析表明化学改性改变了PET表面的分子结构,耐热性能降低;PET-AQS(醌基含量为0.0562 mmol)体系的反硝化速率(VPET-AQS)是空白体系的反硝化速率(V空白)的1.2倍左右。PET-AQS催化生物反硝化特性的研究结果表明,PET-AQS催化Paracoccus versutus sp.GW1菌降解硝酸盐体系中较佳的温度为35℃,pH为7,最适碳源为丁二酸钠,最适初始硝酸盐浓度为300 mg/L,C/N为6:1;PET-AQS的投加量与硝酸盐降解速率呈正相关关系,PET-AQS催化生物反硝化体系与空白对照相比,体系的pH增加的较快,体系最终稳定的ORP值要低25 mV。五种氯代蒽醌通过Buchwald–Hartwig反应固定在PET表面,制备出氯代醌基聚对苯二甲酸乙二醇酯功能生物载体—PET-CAs,较佳的反应时间为6 h,反应温度为80℃。通过衰减全反射法红外光谱和能谱分析,氯代醌基功能生物载体(PET-CAs)成功合成,测定出五种功能生物载体中醌基浓度。确定氯代醌基功能生物载体催化生物反硝化的顺序为PET-1,8-DCA>PET-2-CA>PET-TCA>PET-1-CA>PET-1,5-DCA。PET-1,8-DCA催化生物反硝化体系与空白对照相比,体系的pH增加的较快,体系最终稳定的ORP要低70 mV。综上所述,磺酸型醌基功能生物载体和氯代醌基功能生物载体均具有良好的催化生物反硝化性能,同时也具有稳定的生物相容性,在废水处理技术应用方面有广阔的发展前景。
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