正己烷在兩相分配攪拌式反應(yīng)器中的傳質(zhì)過程研究

胡靜濤, 郄凌翔, 章晶曉, 成卓韋, 葉杰旭, 張士漢, 陳建孟, 陳東之

(1. 浙江工業(yè)大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，浙江 杭州 310014;2. 臺州市生態(tài)環(huán)境局 玉環(huán)分局, 浙江 臺州 317600)

1 前 言

生物凈化技術(shù)利用微生物代謝降解廢氣污染物，具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，已成為中低濃度(＜5 g·m-3)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)廢氣治理技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)，受到國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注[2]。然而，在應(yīng)用傳統(tǒng)生物法處理疏水性VOCs(如甲烷、苯乙烯、正己烷等)時，由于疏水性VOCs 的低水溶性，處理效果較差。為了解決這一難題，研究者們通過向培養(yǎng)液中添加非水相(non-aqueous phase，NAP)，如聚合物 Kraton、硅油、十四烷和十六烷等，以構(gòu)建兩相分配生物反應(yīng)器(two-phase partitioning bioreactors，TPPBs)體系以提高生物法對疏水性VOCs 的凈化效率和去除負(fù)荷[3-5]。MONTES等[6]發(fā)現(xiàn)在以5% 硅油為NAP 的連續(xù)攪拌釜生物反應(yīng)器中，α-蒎烯的去除效率相較于未添加硅油反應(yīng)器提高了59%。 LEBRERO 等[7]報道在添加10%硅油的生物過濾器中，己烷的去除負(fù)荷達(dá)到23 g·m-3·h-1，相較普通過濾器增強(qiáng)了72%。

NAP 的加入提高了傳統(tǒng)生物反應(yīng)器降解疏水性VOCs 性能，但也使得反應(yīng)器體系中的傳質(zhì)過程變得復(fù)雜。近20 年來盡管學(xué)者們在氣/水/NAP 系統(tǒng)的傳質(zhì)研究上取得了一些進(jìn)展，但是關(guān)于硅油添加對VOCs和氧氣的傳質(zhì)路徑和體積傳質(zhì)系數(shù)的影響依然存在爭議。DUMONT 等[8]認(rèn)為硅油的添加使得反應(yīng)系統(tǒng)中有氣/水傳質(zhì)和氣/硅油/水傳質(zhì)兩條路徑提供微生物利用底物和氧氣，從而增強(qiáng)系統(tǒng)總傳質(zhì)水平、提高TPPB 的去除性能。然而有研究發(fā)現(xiàn)疏水性微生物可以黏附在硅油表面直接從硅油相中利用底物和氧氣，甚至在硅油中生長[9]?！?br>