摘 要

本文对处理沼液所需的降解涂层和搭载平台进行考察。用配置的甲基橙溶液和仪征废水类比沼液。利用二氧化钛对有机物进行光催化降解，通过对其浓度和COD的测定来检验催化降解的效果。发现二氧化钛质量含量为10%的涂层最优，甲基橙在80min内降解80%,沼液废水COD在5h内降解60%，沼液氨氮在3h内降解接近100%。

关键词：二氧化钛 光催化 涂层 甲基橙 沼液

Photocatalytic degradation of biogas slurry by titanium dioxide

Abstract

In this paper, the degradation coating and platform of biogas slurry were investigated. The simulated methyl orange solution and Yizheng wastewater were used as biogas slurry. The photocatalytic degradation of organic compounds was investigated by the photocatalytic degradation of organic compounds by titanium dioxide. The effect of catalytic degradation on the degradation of organic compounds was examined by the determination of their concentration and COD. It was found that the coating with the best quality content of TiO₂ was 10%. The degradation rate of methyl orange in 80min was 80%, the degradation rate of wastewater COD was 60% in 5h, and the degradation rate of biogas slurry and ammonia nitrogen in 3h was close to100%.

Keywords: TiO₂Photocatalytic coating Methyl orange bioslurry

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 环境经济及水处理 1

1.1.2 中国沼液现状 2

1.1.3 光催化原理及优势 3

1.2 现有沼液处理方法 5

1.3 本文主要研究内容 6

第二章 实验方法与表征 7

2.1 涂层制备 7

2.1.1 实验设备及药品 7

2.1.2 实验方法 7

2.2 甲醛降解涂层制备 7

2.2.1 实验材料 7

2.2.3 实验方法 8

2.3 循环降解涂层制备及装置搭建 8

2.3.1 实验装置 8

2.3.2 实验流程示意图 8

2.3.3 实验预处理及装置搭建 9

2.3.4 实验方法 10

2.4 降解沼液 10

2.5 表征 10

2.5.1 甲基橙降解含量测定 10

2.5.2 废水COD测定 11

2.5.3 沼液氨氮测定 12

第三章 结果与讨论 16

3.1 涂层制备与讨论 16

3.1.1涂层制备 16

3.1.2 硅粉涂层制备 17

3.2 甲基橙降解及讨论 19

3.2.1 甲基橙标准曲线测定 19

3.2.2 甲基橙降解浓度测定 20

3.2.3 循环降解甲基橙24h百分比测定 21

3.3 COD及氨氮测定与讨论 22

3.3.1 循环降解沼液含量测定 22

3.3.2 沼液氨氮测定 22

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 环境经济及水处理

现代工农业以及生活，对自然环境造成了巨大破坏，由此带来的诸如臭氧层破坏，水体恶化等一系列环境问题直接威胁到人类的生存，引起了各国政府的高度关注。但是，环保治理光靠政府提出要求，靠法规和条款是远远不够的，为了从根本上解决问题，环境经济概念得以提出，即产品生产和开发过程的企业领导从被动执行转为自觉行动。

工业废液的基本成分是烃类和液相的有机与无机混合物，其中液相有机物基本能被生物处理，而以二氧化钛为代表的无机催化剂具有良好的降解潜力，为环境保护提供足够的支持，使企业有了自觉行动的动力。

水是几乎每个行业的重要物质，特别是对于直接和间接利用的纺织工业不同的工艺（冷却水，冷冻水，洗涤水等等）。纺织行业消耗大量淡水并产生大量的水废水在不同的步骤染色和整理过程。在纺织工业中，生产含有过多颜色，COD和复合化学品的废水。这些参数被认为是关键污染物。这种废水含有一种大量对生活系统有毒的染料。因此，纺织废水被认为是迫切需要的需要保护和提供水生生物周期。由于纺织行业废水溶质复杂多样，其中有难以处理的化学体系。从这个角度来看，为了有效脱色纺织工业污水，需求某种真菌辅助和适宜的反应器。

许多过程包括物理化学，生物化学，联合治疗过程等先进治疗技术迄今为止已经研究了处理纺织废水的现象。然而，这些过程在工业规模中的应用由于操作问题，维护变得困难。通过臭氧化学氧化或臭氧的组合和过氧化氢有很大的兴趣，但成本相当高。在阿迪通过活性污泥进行生物处理，效率高对于COD去除，但它不提供完全的颜色去除并且一些潜在的问题，如膨胀和发泡可以发生。发现具有广泛降解能力的真菌在分解合成染料方面效率最高。白腐真菌是可以利用的最有希望的生物制剂用于开发新型生物废水处理工艺如真菌膜生物反应器。他们能够降级广泛的顽固污染物包括各种类型染料，木质纤维素化合物，有机污染物如聚合物芳香烃（PAHs），氯酚和聚氯乙烯联合联苯。这些微生物终于分解了化合物通过其酶反应。

污水处理的光催化过程是在粉末中研究悬浮固定（固定）半导体系统。光催化降解效率是受许多参数影响; pH，温度，类型半导体，污染物浓度，接触时间，光线强度。光催化膜反应器（PMR），其中将光催化与分离技术相结合，是全新的混合液体处理技术治疗。

具有一些独特的优势，如无毒和有毒PMR在过去几年迅速发展。此外，一个低成本，环保的恢复，催化剂和产物和/或中间体的分离同时发生在PMR中。同时光催化改善膜清洁和延缓膜污染。在过去的几十年中，各种混合过程正在发展，开始进行废水处理。例如，Mozia等报道对联结可能性的调查结果光催化和膜蒸馏（MD）降解的酸性红在水溶液中。在其他研究中，混合光催化 - 膜分离的有效操作证明了这个过程（在实验室规模的试点系统中）腐殖酸（HA）的降解。光催化膜反应器（PMR），采用超滤（UF）浸没模块以Ti催化剂连续运行。在最近的研究中，真菌膜生物反应器或光催化分别对膜反应器工艺进行了研究处理不同和复杂的废水排放。 PMR允许膜的分离特性，处理废水并维持恒定的半导体光反应器内的悬浮液。膜可以作为一个将催化剂限制在系统内的障碍。另外，FMBR 在生物反应器内放置恒定的真菌悬浮液。此外，膜将反应器中的酶从真菌中释放出来。目的是开发一种新颖的综合治疗方法在FMBR和紫外线中涉及真菌生物降解的过程辅助照相降解在PMR。这些过程被用于为了实现工业中的高颜色和COD去除而磨光纺织洗涤水流出物。这项研究的主要目标是利用有机质退化的综合特征白腐真菌和通过半导体光催化除色顺序减少。综合过程表现为随后在台式反应堆中顺序进行评估，吃了FMBR和PMR的高色彩的长期表现为洗涤废水中的COD去除^[5-7]。

1.1.2 中国沼液现状

家畜粪便经过发酵可产生大量沼液，所产生的物质不能直接排放到环境中，通过二次处理后达到标准排放，会导致生产经营成本大幅提高，所以带来了许多实际问题。

沼液可用作有机肥料，可实现资源的二次利用。冬季附近农田经常缺乏吸收能力，少量的长途运输成本由于分布不均和经济问题太高;与化肥或商业有机肥相比，沼气中营养浓度低，农民的积极性不高，在一定程度上限制了农业一体化的可行性。因此需要开发出沼液处理的新技术^[1,8-10]。

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