【摘 要】
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精对苯二甲酸（PTA）工业作为石油化工行业中的重要组成成分之一,在我国国民经济中占据着非常重要的地位,PTA废水的处理也成为了行业治理的难题。对苯二甲酸（TA）是PTA废水中的主要成分,属难降解有机污染物,对水环境影响较大。光催化-生物耦合技术是一种新兴的处理方式,为难降解TA的处理提供了新思路。本文以光敏材料纳米Ti O2为光催化剂,聚氨酯海绵为载体,活性污泥为生物种源,构建光催化-生物耦合降解
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精对苯二甲酸（PTA）工业作为石油化工行业中的重要组成成分之一,在我国国民经济中占据着非常重要的地位,PTA废水的处理也成为了行业治理的难题。对苯二甲酸（TA）是PTA废水中的主要成分,属难降解有机污染物,对水环境影响较大。光催化-生物耦合技术是一种新兴的处理方式,为难降解TA的处理提供了新思路。本文以光敏材料纳米Ti O2为光催化剂,聚氨酯海绵为载体,活性污泥为生物种源,构建光催化-生物耦合降解体系,探究耦合体系中光催化和微生物降解TA的机理及降解机制。主要结论如下:（1）以溶胶-凝胶法将纳米Ti O2负载到海绵载体上,在紫外光照射下探讨光催化降解TA的最佳运行条件:载体投加量为5%、曝气量为1.0L/min、初始p H为7、光照强度为390 Lux时,TA经过4h降解率最高为41.95%,废水B/C值达到0.46,具有良好的可生化性,有利于后续的生物降解实验。（2）光催化-生物耦合体系降解TA效能分析:运用先光催化后生物降解的耦合体系,TA浓度为10 mg/L,水力停留时间为10h时,结果表明TA降解率和COD去除率最高分别为92.95%和88.27%。对比单独的光催化,TA的降解率提升了51%。分析了共存底物对TA降解率的影响,结果表明HAc、BA和p-TA的加入TA降解抑制率分别为9.65%、16.5%和22.5%。通过对污泥理化特性分析表明,随着TA的浓度提升和共存底物的加入,污泥的理化特性变差,而水力停留时间的延长,有利于改善污泥的理化特性。（3）TA降解机理分析:光催化自由基对TA降解贡献由大到小依次为:·OH＞h+＞·O2-。根据GC-MS中间产物分析,TA在·OH和加氧酶的作用下生成2-HTA,此后分离出三条降解路径,即光催化途径A:2-HTA在·OH、·O2-和h+的攻击下先后生成短链烷烃、烯酸和低元羧酸,最终被去除。生物途径B:2-HTA先转化为原儿茶酸,随后生成三元羧酸。光催化耦合生物途径C:2-HTA在脱羧酶的作用下生成2-羟基苯甲酸,随后进行氧化、酯化和开环。（4）通过CLSM观察生物活性发现,反应前微生物、生物降解2h和6h的相对活性分别为96%、49%和89%。在微生物群落总体特征上,TA及光催化产生的中间产物使得群落结构发生了变化。在门水平上,Proteobacteria、Bacteroidota适应了环境的变化,其相对丰度由原始污泥的11.66%、2.36%增加到生物反应6h的48.37%、31.93%。属水平上,NorankfMicroscillaceae、Flavobacterium、Thauera、Zoogloea和Azoarcus成为了优势菌属。（5）光催化-生物耦合体系降解实际PTA废水研究表明:TA和COD的去除率达到了35.1%和76%。同时,光催化反应后实际废水的可生化性得以改善。FTIR及EEM分析表明体系出水中芳香族化合物（羧酸化合物、醇和酚）等复杂有机物被降解为小分子物质,说明体系对实际废水具有良好降解能力。
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