生物亲和亲水活性磁种填料的制备及性能研究

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1、生物亲和亲水活性磁种填料的制备及性能研究[广东省自然科学基金No．011563和广东省科技计划(广东省环保局)项目No．2002C31631资助]黄尚东指导教师：猩江熬援垡直理王态堂丝堂王猩婴究逝申请学位级别：亟±专业名称：丝堂王猩论文答辩日期：2QQ鱼!鳗学位授予单位和日期：垡直堡王太堂答辩委员会主席：旋丝鱼逸盈论文评阅人：————华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人

2、完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：侦陶蒋、日期：溺年‘月zeEt学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅(除在保密期内的保密论文外)；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：臼保密，在三年解密后适用本授权书。口不保密。学位论文全文电子版提交后：口同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议

3、的单位浏览。(请在以上相应方框内打“√”)本人签名：堕!塑鱼二导师签名：—j《qb么———一Et期：．盗蕴：鱼：翌日期：逊．鱼：翌’la臻跨．-．．．一摘要磁致物理、化学和生物效应可强化废水生物处理过程。在废水生物处理中，利用磁致物理效应可提高溶解氧的浓度和嗜磁菌的密度，增加污染物、菌种和溶解氧的接触几率，强化体系中物质的扩散与传递；磁致化学和生物效应可诱导微生物酶的合成和提高酶活性，加快酶反应。基于上述理论，针对目前磁场效应难以应用到大规模废水生物处理设施中，以及现有生物填料表面生物亲和、亲水性差等缺陷，研制了新型活性磁种生物填料(同时结合生物亲和、亲水改性)，并将此填料应用于废水生物处理过

4、程中。本文首先探索了生物亲和亲水活性磁种微球的制备过程，并分析了微球的微观结构、力学性能和挂膜性能。从微观结构看，微球表面有许多孔隙，有利于淀粉等亲和物的析出；内部呈现巨大网状结构，添加物均匀分散于其中。从挂膜性能看，生物亲和亲水活性磁种微球明显优于普通微球。但实验过程中，微球在水力冲击下，内部未完全交联的聚乙烯醇会发生溶解，影响了水中CODc，的测量，也使得其力学性能降低，通过调整配比及交联条件，可望得到满意的微球，并将其应用于生物流化床反应器。另外，生物亲和、亲水等改性所产生的效果对新型填料的开发有着很好的指导意义。为制备生物亲和亲水活性磁种填料，本文较系统地探讨了亲水高分子的选用、生物亲

5、和高分子的选用、磁种的选用以及聚合物成形助剂的选用，分析了填料的加工成形类型和过程，并用注塑成型法开发出三种填料：米字型PP填料、雪花状PP填料和雪花状PE填料。通过扫描电镜、能谱分析，从微观结构角度考察了改性雪花填料表面和内部添加物的含量、分散情况以及填料加工过程中基料的流动性。随后通过实验，从润湿性能、挂膜性能和有机物的降解性能三方面分析了改性填料较普通聚丙烯、聚乙烯填料的性能改善情况。结果显示，生物亲和亲水活性磁种填料相对普通填料的亲水性提高40％以上，挂膜时间缩短了1～2天，对难降解有机物具有更快的降解效率。此外，利用改性填料的磁性，将填料和磁粉联合组成联合体系进行生物挂膜发现，联合体

6、系相对普通生物填料有很大的生物挂膜量，并且挂膜时间还可进一步缩短一天左右。最后，本论文从磁效应对溶解氧和微生物酶活性的影响来分析磁性填料性能改善的原因。磁场的存在，不仅能够促进氧的物理吸收，增大水体中氧的浓度，为好氧微生物的繁殖提供更多的溶解氧，也能提高酪氨酸酶的活性，促进微生物对污水中有机污染物的降解。关键词：生物亲和性；亲水性；磁种生物填料；生物降解i-'’J二’-_，'．．一：?’r。，0。．≯：：：以．，，．一，弘●√；■：．：：．，‰o．，咤．．，f，。j．华南理工大学硕士学位论文AbstraotPhysical，chemicalandbiologicaleffectsofmagne

7、ticfieldcanenhancethebiodegradationprocessofwastewatergreatly．Inthebiodegradationofwastewater，themagneticphysicaleffectcanincreasetheconcentrationofthedissolvedoxygen(DO)anddensityofthemagnetophilicmi