專(zhuān)利名稱(chēng)：2,4-二氯苯酚的生物膜電極降解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及2， 4-二氯苯酚污染物降解的處理方法，特別提供了--種生物膜 電極技術(shù)降解2， 4-二氯苯酚的方法。
背景技術(shù)：
氯酚類(lèi)化合物(CPs)是一類(lèi)毒性較大、污染嚴(yán)重的異生物質(zhì)，被J'泛J、V:川 于木材防腐劑、防銹劑、殺菌劑和除草劑等，其中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP) 大量用于農(nóng)藥生產(chǎn)。作為主要的氯酚類(lèi)化合物，2，4-二氯苯酚的大量使用給白 然環(huán)境造成很大的危害，被美國(guó)環(huán)保局和我國(guó)政府列為必須首先控制的有毒有 機(jī)化合物之一。隨著人類(lèi)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，研究可對(duì)其進(jìn)行 高效、徹底、清潔的處理技術(shù)勢(shì)在必行。
目前，處理2,4-二氯苯酚廢水的方法主要有物化法、微生物法、化學(xué)氧化 法和電化學(xué)方法。物化法設(shè)備投資少、占地面枳小、操作方便，但是通常一次 去除效率不卨，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需多次處理或再采用生化法處理后，方口j—排
放；微生物法具有良好的經(jīng)濟(jì)性，但是該法特別不耐沖擊，影響運(yùn)行因素較多， 廢水中污染物的濃度變化，特別是一些有抑制作用污染物會(huì)對(duì)細(xì)菌的生化活動(dòng) 有顯著抑制作用；化學(xué)氧化法處理2，4-二氯苯酚廢水工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、 凈化率高，但是成本大、處理費(fèi)用高；電化學(xué)法處理2， 4-二氯苯酚由于電流效 率較低，電能消耗高。生物膜電極技術(shù)是結(jié)合生物法和電化學(xué)法發(fā)展起來(lái)的。該法采用固定化技 術(shù)將微生物固定在電極表面，形成一層生物膜，然后在低壓直流電的作用下使 污染物在生物和電化學(xué)的雙重作用下得到降解。作為一種新穎的水處理技術(shù)， 生物膜電極技術(shù)充分結(jié)合了生物的生命代謝作用和電解法較高的氧化還原能力 的優(yōu)點(diǎn)，具有高效、經(jīng)濟(jì)、管理方便等特點(diǎn)。
Y. Sakakibar等人[&otec/z.， 42， 1993， 535-537]運(yùn)用分隔式生物脫 反應(yīng)器和電極生物膜反應(yīng)器-復(fù)合電極生物膜反應(yīng)器以及[環(huán)k35， 2001， 768-778]，丄R. V. Flora等人[臉.5V /H， 11， 1994， 4517-4524]運(yùn)W陰極與 陽(yáng)極同在一個(gè)反應(yīng)器中的筒型電極生物膜反應(yīng)器，對(duì)地下水和飲用水屮的NCV 進(jìn)行了處理。林海波等利用生物膜電極技術(shù)降解了對(duì)氨基二甲基苯胺，進(jìn)一步 證實(shí)生物膜電極可處理含氮有機(jī)廢水[,竽#^挖眾學(xué)學(xué)/見(jiàn)2007, 28， 556-558.]。
然而，上述的所有廢水處理方法都是以生物膜電極反硝化原理為基礎(chǔ)，即 通過(guò)電化學(xué)方法在陰極上產(chǎn)生氫氣，供陰極上生長(zhǎng)的生物膜或固定化的反硝化 菌作電子供體，在自養(yǎng)的條件下進(jìn)行生物反硝化。專(zhuān)利200710056322.8發(fā)明f 一種用生物膜電極技術(shù)處理苯酚廢水的方法，采用的生物膜電極法降解苯酚廢 水的速度快，效率高且能耗低。這表明生物膜電極技術(shù)也可降解非含氮有機(jī)廢 水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種生物膜電極技術(shù)降解2, 4 - 二氯苯酚的方法。與生物法和電化學(xué)法比較，采用該方法將大大提高2, 4 - 二氯苯酚的降解效率。 本發(fā)明的主要技術(shù)歩驟和條件如下
(1) 膜電極的培養(yǎng)
將含有2， 4-二氯苯酚專(zhuān)性降解菌的濃縮污泥加入到帶有陰離子交換膜的生
物膜電極反應(yīng)器陰極室中，加入0.1g丄—1 2, 4-二氯苯酚、O.lg七.'NH4N03、 O.lg七.1 (NH4) 2 S04、 0.01 g'L.1 FeS04'7H20、 0.02 gL—1 CaN03、 0.05g K2HP04和0.03 g丄—'KH2P04的培養(yǎng)基，通以5mA的電流，每天測(cè)定2, 4-二氯苯酚的濃度，當(dāng) 2， 4-二氯苯酚分解完全后，再投入相同量的2， 4-—氯苯酚，培養(yǎng)兩周后得到2, 4-二氯苯酚生物膜電極。
(2) 生物膜i乜極法降解2，4-二氯苯酚
2, 4-二氯苯酚的生物膜電極降解在帶有陰離子交換膜的隔膜式電解槽中進(jìn) 行。使用Ti/Pb02氧化物涂層陽(yáng)極，生物膜電極作為陰極，陰、陽(yáng)極面積均為 3.0x3.0cm2， pH值為6 7，恒溫水浴槽，溫度控制在35士1。C，通入5mA直流 電，在一定時(shí)間內(nèi)，2,4-二氯苯酚可完全降解。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
在帶有陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器中降解O.lg七-1的2， 4-—氯苯 酚水溶液。以Ti/Pb02氧化物涂層電極為陽(yáng)極，生物膜電極作為陰極，陰、陽(yáng)極 面積均為3.0x3.0cm2， pH值為6 7，恒溫水浴，溫度控制在35士rC，通以5mA 的電流。48小時(shí)后，2, 4-二氯苯酚的降解效率可達(dá)100%; 72小時(shí)后COD去 除率達(dá)到100%。與其它方法相比，本方法降解2，4-一氯苯酚的速度快、降解效率高、能耗低。
實(shí)施例2
在帶有陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器中降解0.2g七—'的2, 4-二氯苯 酚水溶液。以Ti/Pb02氧化物涂層電極為陽(yáng)極，生物膜電極作為陰極，陰、陽(yáng)極 面積均為3.0x3.0cm2， pH值為6 7，恒溫水浴，溫度控制在35土rC，通以5mA 的電流。72小時(shí)后，2,4-二氯苯酚的降解效率可達(dá)100%。
實(shí)施例3
在帶有陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器中降解0.3g丄—1的2, 4-二氯苯 酚水溶液。以Ti/Pb02氧化物涂層電極為陽(yáng)極，生物膜電極作為陰極，陰、陽(yáng)極 面積均為3.0x3.0cm2， pH值為6 7，恒溫水浴，溫度控制在35±1°C，通以5mA 的電流。2, 4-二氯苯酚在48小時(shí)的降解效率達(dá)到85%，表明本發(fā)明生物膜電極 在處理2， 4-二氯苯酚水溶液時(shí)，當(dāng)濃度升高時(shí)降解效率會(huì)降低，這是由于"濃 度的2, 4-二氯苯酚會(huì)抑制2, 4-二氯苯酚降解細(xì)菌的生長(zhǎng)，因此木發(fā)明是用于低 濃度下2， 4-二氯苯酚的降解。
實(shí)施例4
以0.1g七—1的2, 4-二氯苯酚水溶液為模擬廢水，模擬廢水的生物膜電極降解 分別在帶陰離子膜和帶質(zhì)子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器中進(jìn)行。以Ti/Pb02氧 化物涂層電極為陽(yáng)極，生物膜電極作為陰極，陰、陽(yáng)極面積均為3.0x3.0cm2， pH 值為6 7，恒溫水浴，溫度控制在35士rC，通以5mA的電流。結(jié)果表明，在帶陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器中，在48小時(shí)后，2,4-二氯苯酚的降解 效率達(dá)到100%, 72小時(shí)后COD去除率也達(dá)到100%;在帶質(zhì)子膜的隔膜式生 物膜電極反應(yīng)器中，在48小時(shí)后，2,4-二氯苯酚的降解效率為55%， 72小時(shí)后 COD去除率為65%。說(shuō)明帶陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器降解2， 4-二氯 苯酚，其降解效果要明顯優(yōu)于帶質(zhì)子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器。這足山丁' 生物膜電極在陰極區(qū)域降解2， 4-二氯苯酚時(shí)，脫氯反應(yīng)產(chǎn)生的氯離子可以通過(guò) 陰離子膜遷移至陽(yáng)極區(qū)，減小了氯離子對(duì)于微生物的毒化作用，促進(jìn)了生物膜 電極對(duì)于2, 4-二氯苯酚的降解。
實(shí)施例5
在無(wú)隔膜電化學(xué)反應(yīng)器中電化學(xué)法降解0.1g七—1的2, 4-二氯苯酚水溶液。以 Ti/Pb02氧化物涂層電極為陽(yáng)極，Ti電極作為陰極，陰、陽(yáng)極面積均為3.0x3.0cm2， 0.3g七"Na2S04為支持電解質(zhì)，pH值為6 7，通以5mA的電流。48小時(shí)后，2, 4-二氯苯酚的降解效率為62%; 72小時(shí)COD去除率為43%。
實(shí)施例6
在生物反應(yīng)器中運(yùn)用2， 4 - 二氯苯酚的高效降解菌降解0.1g丄—1的2, 4-二氯 t而A士、、皮、)齒、)突、》1f nTHT/古4 A 7小宵、〉旦7k"、〉ii、粗齒:te 生ll龍2S+1 。r 4S/l、Fi計(jì)f^畫(huà)
2, 4-二氯苯酚的降解效率為42%; 72小時(shí)COD去除率為28%。
權(quán)利要求
1. 一種用生物膜電極技術(shù)治理2，4-二氯苯酚廢水的方法，其包括生物膜電極的制備和降解2，4-二氯苯酚的方法。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，運(yùn)用帶陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng) 器處理0.1g丄" 0.3g七—i的2， 4-二氯苯酚溶液，其處理效果要明顯優(yōu)于電化學(xué) 方法和生物方法。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，運(yùn)用生物膜電極方法處理2,4-二氯苯酚溶 液時(shí)，當(dāng)陽(yáng)極區(qū)為2，4-二氯苯酚溶液時(shí)，陽(yáng)極也可以電化學(xué)氧化方式降解2，4-二氯苯酚溶液。
4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，運(yùn)用帶陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng) 器處理2， 4-二氯苯酚溶液，其處理效果要明顯好于帶質(zhì)子膜的隔膜式生物膜電 極反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用生物膜電極技術(shù)治理2，4-二氯苯酚廢水的方法。其可使2，4-二氯苯酚廢水在隔膜式生物膜電極反應(yīng)器中降解。運(yùn)用帶陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器處理2，4-二氯苯酚廢水，其處理效果優(yōu)于電化學(xué)方法和生物方法。在生物膜電極處理2，4-二氯苯酚廢水時(shí)，當(dāng)陽(yáng)極區(qū)域也添加2，4-二氯苯酚廢水時(shí)，則陽(yáng)極也可以同時(shí)處理2，4-二氯苯酚廢水，但處理效果沒(méi)有生物膜電極好。運(yùn)用帶陰離子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器處理2，4-二氯苯酚廢水，其處理效果好于帶質(zhì)子膜的隔膜式生物膜電極反應(yīng)器。本發(fā)明可使低濃度2，4-二氯苯酚廢水在低電流條件下進(jìn)行處理，達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，并且能耗低。
文檔編號(hào)C02F1/46GK101445280SQ200810051578
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者張雪娜, 林海波, 黃衛(wèi)民 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)