探索生物亲和亲水活性磁种填料的制备及其在废水生物降解中的应用

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1、华南理工大学硕士学位论文生物亲和亲水活性磁种填料的制备及其在废水生物降解中的应用姓名：张凡申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：程江20040501摘要磁化能产生物理、化学、生物三方面的效应。在废水生物降解处理过程中，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、降解菌和氧的接触几率，强化体系中物质的扩散与传递：磁致化学和生物效应还可诱导微生物酶的合成和酶活，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降解中以及生物填料表面生物亲和亲水性差，开发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

2、物降解过程中。在新型磁种填料制备之前，采用废水降解反应器中鼓氧气、反应器外添加磁场的方式，测定了反应器水体中氧气溶解量(溶氧值)的增加值。磁场的存在确实能够促进氧的物理吸收而增大水体中氧的浓度，磁通密度的大小和氧气流量均会影响到溶氧值的大小。磁种填料的制备过程中，对亲水高分子的选择、生物亲和高分子的选择、磁种的选择、聚合物成形用助剂的选用、填料的成形2n：I：等作了较系统的阐述。文中还对普通聚丙烯填料和经过改性的磁种填料的润湿性和挂膜性能进行了实验和比较。结果显示，经过改性的磁种填料相对普通聚丙烯填料含水率提高300％；改性过的磁种填料在2天内可完成挂膜，纯聚丙

3、烯填料则需7～9天；改性过的磁种填料的COD。去除率比原来纯聚丙烯填料高10～30％。在一中试规模反应器中进行废水生物降解发现，经过改性的磁种填料能够承受更大的初始有机物浓度的废水，在比较大的气液比(40：1)环境中能保持较高的降解效率(99．4％)，并且具有相对较小的水力停留时间(HRT)。进一步将经过改性的磁种填料应用于有机废水(对硝基苯酚)的生物降解中，在生物挂膜和污染物的去除率等性能上也能够观察到同样得的现象。最后，本论文将生物亲和亲水活性磁种填料和磁粉联合组成联合体系进行生物挂膜发现，联合体系相对生物亲和亲水活性磁种填料挂膜时间可缩短一天左右。关键词：

4、生物亲和性；亲水性：磁种生物填料；生物降解华南理工大学硕士学位论文AbstractMoreandmorephysical，chemicalandbiologicaleffectsofmagneticfieldhavebeenfoundrecently．Inbiodegradationofwastewater，themagneticphysicaleffectmayincreasetheconcentrationofthedissolvedoxygen(DO)anddensityofthemagnetophilicmicrobes，andinturnthecont

5、actchanceofmicrobes，dissolvedoxygenandsubstratesinwastewater．Themagneticchemicalandbiologicaleffectscouldinducetheactivityandsynthesisofenzymesinthesystemandenhancetherelatedreactions．Basedontheabovetheoryandconsiderationofthelackofbiocompatibilityforthecurrentbiofilmcarriers，newtype

6、magneticbiocompatibleandhydrophilicbiofilmcarriers(orpacking)weredevelopedinthispaperandappliedforbiodegradationtreatmentofwastewater．Beforethepreparationofnewtypemagneticcarriers，theeffectofmagneticfieldontheconcentrationofDOwasevaluatedinawastewaterreactor．Itwasfoundthattheexistenc

7、eofmagneticfieldcanpromotethephysicalabsorptionofoxygenandincreasethedensityofoxygeninthewater．Meanwhile，magneticfluxdensityandgasflowratealsoaffectDO．Forpreparationofthemagneticcarriers，selectionofhydrophilicandbiocompatibleSUbjects，magneticparticleandpolymericadditives，andtheformat

8、iontechnolog