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偶氮染料废水由于成分复杂、毒害性物质含量高、水量大等特点已成为较难处理的工业废水之一。在众多水处理工艺中,厌氧-好氧组合工艺被认为是处理偶氮染料废水有效手段,但也存在厌氧阶段脱色效率较低,水力停留时间较长等问题。本研究选取碳纳米管作为氧化还原介体,探讨其促进偶氮染料厌氧生物降解效果。本论文对碳纳米管进行表征,发现其呈现团簇管状体、表面存在多种含氧官能团、结构中碳原子具有SP2杂化特性,并且存在无序碳原子和结构缺陷。碳纳米管对偶氮染料的吸附过程可通过Langmuir吸附等温曲线和准一级吸附动力学良好拟合。通过考察碳纳米管促进Na2S还原和PMS氧化降解染料,结果表明碳纳米管可显著促进染料降解,可作为理想的氧化还原介体;并且发现碳纳米管相比于活性炭更具有优势,其促进Na2S还原染料和PMS氧化染料的降解速率分别是活性炭的4.7倍和9.2倍。通过GC/MS对染料降解产物分析得出,Na2S还原和PMS氧化降解染料途径存在差异,Na2S还原体系主要通过发生电子转移,促使偶氮键还原断裂,达到脱色降解的目的,降解产物主要为芳香胺类;而PMS氧化体系是碳纳米管提供电子活化PMS产生强氧化性SO-4·自由基降解染料,并且具有43.1%的矿化效果,降解产物主要为含氧芳香族化合物。通过两种化学实验证明,碳纳米管具有氧化还原介体特性,当将其应用于厌氧生物降解偶氮染料过程中,同样具有加速染料降解效果。碳纳米管促进体系染料降解速率分别提升了3.5倍(AO7)、5.0倍(OG)、2.5倍(CR)、3.4倍(DB71),染料降解过程符合一级降解动力学;并且厌氧促进体系中COD去除率可达到40.5%;电子供体类型对染料降解有较大影响,应选择混合碳源或者甲酸钠碳源作为电子供体;染料降解速率随着污泥浓度、CNT投加量、碳源投加量的增加而提高。通过建立连续流UASB反应器,得出碳纳米管在连续流反应器中同样可以促进染料厌氧生物降解。反应器连续运行50天,投加体系相比未投加体系要多降解染料AO7约21.42g。碳纳米管具有氧化还原介体特性,可促进偶氮染料化学和厌氧生物降解主要有3方面机理:(1)碳纳米管吸附作用;(2)碳纳米管电子受体作用,加速还原和生物降解过程中电子转移效率;(3)碳纳米管表面含氧官能团和π电子层作为直接电子供体,提高电子转移效率。