生物芬顿体系的构建及降解罗丹明B的研究.pdf

摘要 工业废水排放日益增加，高浓度难降解有机废水处理已成为目前国内外污水处理公认 的难题。Fenton 氧化技术因绿色经济、氧化能力强等特点，广泛应用于各种难降解有机 废水的处理。本文将Fenton 氧化技术和酶促反应相结合构成生物—芬顿体系，分别研究 了芬顿反应和酶促反应的最佳反应条件，然后利用酶促反应原位生成的过氧化氢（H O ）， 2 2 2+ 添加一定浓度的Fe 溶液构建生物—芬顿体系，来降解自制模拟废水罗丹明B。生物芬顿 法降解有机物的过程中，H O 是可持续生成的，这减少了H O 的运输和储存危险，从而 2 2 2 2 减少了发生事故的机会。通过在酶促反应产生H O 是一种可持续的方法，具有低功耗和 2 2 原位生成双氧水的能力，而且对比传统芬顿，生物芬顿法可适用的pH 范围更大一些，但 同时生物芬顿法也面临着挑战，如酶活能否在降解过程的各种反应条件下保持较高稳定 性。本文通过对芬顿氧化技术和酶促反应的影响因素的研究，得到以下结论： (1) 在化学芬顿反应中，通过单因素实验研究确定：50mg/L 的RhB 溶液，加入H O 2 2 2+ 和Fe 后降解率迅速升高，10min 后降解率趋于稳定，降解效果随着污染物浓度的增加而 呈现降解率逐渐降低的趋势；Fenton 反应对pH 较为敏感，过酸或者过碱都会使降解效果 变差，在pH 3 时，对50mg/L 的RhB 降解率和TOC 的去除率效果最好，降解率可达90% 以上，TOC 去除率可达21.8%；Fenton 反应中的H O 浓度直接关系到羟基自由基 （∙OH） 2 2 的生成，在H O 浓度为5mmol/L 时，降解效果达到最佳，降解率达90%，TOC 去除率 2 2 也最高，达23.2%，继续增加H O 浓度，RhB 降解率和TOC 去除率均略微下降，因此降 2 2 2+ 解50mg/LRhB 的最佳H O 浓度为5mmol/L；[Fe ]:[H O ] 1:5 时，RhB 降解率和矿化 2 2 2 2 效果达到最佳，降解效果可达94.75%，TOC 去除率达30%。 (2) 在酶促反应过程中，H O 产量受反应时间、底物浓度、pH 和温度的影响均较大， 2 2 酶促反应在进行120min 后，体系中的H O 浓度趋于稳定，可以初步认为在120min 内的 2 2 反应时间下，pH 为6 和温度为40℃时为葡萄糖溶液酶促反应产H O 最佳条件，在反应 2 2 进行120min 后，体系中H O 浓度可达0.6792mmol/L；实验还通过酶促反应速度与葡萄 2 2 糖浓度的关系，通过双倒数作图法计算出葡萄糖氧化酶的米氏常数为0.266。 2+ (3) 利用酶促反应所产生的H O ，加入一定浓度的Fe 溶液，构建生物芬顿体系：发 2 2 现RhB 的降解率随初始RhB 浓度的升高而逐渐降低，RhB