基于白腐真菌—草酸-Fe3O4的生物联合光催化复合体系降解苯酚的研究

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我国很多水体都受到含酚废水的严重污染,含酚废水治理问题是国内外普遍重视的一个问题。由于含酚废水对环境的严重危害,迫切需要高效率、低能耗的处理方法。酚类化合物的毒性以苯酚为最大,苯酚是酚类化合物的典型代表,最常在受污染的河流和工业废水中被发现。处理含酚废水的方法有很多,但是,苯酚由于其毒性及苯环结构,降解难度较大,用生物法或化学法等单一法处理苯酚废水很难到达预期目的,发展联合工艺是水处理工程的有效途径。本文采用反向共沉淀法制备了Fe3O4纳米悬浮液,并在Fe3O4纳米粒子、白腐真菌(黄孢原毛平革菌)及其分泌物草酸共同存在的条件下,建立了一种新的、用来降解苯酚的生物联合光催化复合体系。对不同条件下苯酚的降解率进行分析,实验结果表明,Fe3O4纳米颗粒呈球形,表面粗糙,平均粒径为820 nm,有一定的团聚现象;Fe3O4在复合体系中发挥着重要的作用,在光照条件下,Fe3O4纳米粒子与草酸共存时可有效提高苯酚的降解率;光照条件下,Fe3O4纳米粒子的最佳加入量为0.5 g/L,振荡降解3 d后,苯酚的降解率达到最大,为93.41%;复合体系中初始苯酚浓度的增加对苯酚的降解有一定的促进作用;复合体系对苯酚的降解率明显高于同等条件下其它体系的降解率。通过测定不同条件下黄孢原毛平革菌分泌的草酸量、胞外酶活(木质素过氧化物酶LiP和锰过氧化物酶MnP)、羟基自由基(?OH)的产量变化及不同指标间的统计分析,探索苯酚在复合体系中的降解机理。实验结果表明,LiP的活性较低、MnP的活性较高,MnP对苯酚降解的作用比LiP大;草酸的量极大地取决于Fe3O4纳米粒子的浓度,且草酸浓度随苯酚浓度的增加而迅速上升,适量的草酸能促进苯酚的降解,这归因于草酸在光催化过程中的参与;?OH除由木质素降解酶系产生外,还可由Fe3O4与草酸在光照下反应产生,Fe3O4的添加可以促进?OH的产生;复合体系中苯酚的降解是在生物降解和光催化降解的作用下共同完成的。
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