有机蒙脱石负载纳米铁去除溶液中四溴双酚A的研究

研究了改性蒙脱石负载纳米铁材料(NZVI-CMT)在甲醇-水体系中对四溴双酚A(TBBPA)的去除作用,并确定了反应温度、TBBPA初始浓度以及材料投加量等因素对去除效果的影响.结果表明,在25℃条件下,0.02 g NZVI-CMT对初始浓度为10 mg·L-1TBBPA溶液的去除率可达97.5%,而且NZVI-CMT对TBBPA的去除率明显高于两种单一材料即纳米零价铁(NZVI)及有机蒙脱石(CMT)的去除率(18.3%、67.3%),同时也大于两者之和(85.6%).利用NZVI-CMT对TBBPA进行重复去除实验时,前3次的去除率均可达到90%以上.通过检测降解产物并分析材料对TBBPA去除过程的特性,发现NZVI-CMT对TBBPA的去除以吸附为主,并伴有少量还原脱溴反应发生,而且较高的反应温度对降解反应有利.     

活性污泥降解四溴双酚A的特性、途径及毒性评估

电子行业典型污染物溴代阻燃剂对环境的污染引起了广泛关注.本文以产量最大、应用最广的典型溴代阻燃剂四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)为研究对象,考察了活性污泥降解四溴双酚A的特性、影响因素、降解途径并进行毒性评估.结果显示:活性污泥能有效降解水体中的TBBPA;在初始接菌量OD_(600)=0.77,TBBPA浓度为2.50 mg·L~(-1),温度为40℃,pH值为6.0时,经6 h反应后降解率可达58.46%,脱溴率达43.80%;在自然水体中活性污泥对TBBPA的降解受到抑制,尤其在腐殖质含量较高时;自然光能促进TBBPA降解,紫外光则抑制其降解活性;利用LC-Q-TOF-MS/MS检测到3种中间产物,推测TBBPA可能通过以下两种路径降解:①TBBPA发生甲基化和脱溴反应,产生甲基化的二溴双酚A,随后发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4-甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯酚;②TBBPA发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4,5-二羟基-苯基)-1-甲基-乙基]-苯-1,2,3-三醇,随后发生脱溴、羟基化和甲基化反应,生成5-[1-(3-羟基-4,5-二甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯-1,3-二醇;最后,利用发光细菌对该降解过程进行毒性评价,结果表明,活性污泥降解TBBPA的过程中其毒性未被完全去除,仍存在一定的环境风险.     

Ti/RuO2-IrO2电极电化学方法降解溶液中TBBPA及其降解机理探究

四溴双酚A(TBBPA)是世界上产量和用量最大的溴代阻燃剂之一,在河流、底泥及污水中持久存在,严重威胁环境和人体健康.探讨了阳极为Ti/RuO_2-IrO_2电极的电化学法对溶液中TBBPA的降解效率,并考察了电流密度(5~20 m A·cm~(-2))、初始pH值(3~11)、极板间距(1~3 cm)及电解质浓度(1~40 mmol·L~(-1))对降解速率的影响.研究结果表明,TBBPA的降解遵循一级动力学方程,在溶液初始浓度为5 mg·L~(-1)、电流密度为10 mA·cm~(-2)、电解质浓度为5 mmol·L~(-1)及极板间距为1 cm的条件下,60 min后TBBPA的降解率可达97.2%,且降解速率常数和半衰期分别为0.060 min~(-1)和11.6 min,能量消耗为105.3 k Wh·m~(-3).同时运用HPLC-MS/MS检测出中间产物双酚A(BPA)和2-溴苯酚,并推断其降解途径主要为在羟基自由基(·OH)作用下连续的脱溴过程中,苯环与异丙基之间的C—C键断裂生成BPA和2-溴苯酚.电化学法是一种高效的、有潜力的降解难降解有机污染物的方法,本文将为今后实际废污水中TBBPA的去除提供基础数据和技术参数.     

四溴双酚A好氧降解菌的筛选及其降解特性研究

为了解四溴双酚A(TBBPA)的微生物降解特性,采用TBBPA为单一碳源的选择性培养基从苯酚降解颗粒污泥中筛选出4株对TBBPA具有良好降解性的好氧菌株,其中菌株H经16S rDNA测序鉴定为红球菌属.正交试验得出其最优降解条件为:温度30℃,摇床转速150 r.min-1,pH 6.5,腐殖酸浓度200 mg·L-1,K+浓度1 000 mg·L-1;此条件下21 d降解脱溴率达20.75%.LC-MS结果表明,TBBPA好氧降解的主要产物是分子中异丙基与苯环断裂后脱溴产生的一溴苯酚.聚丙烯酰胺蛋白凝胶电泳(SDS-PAGE)结果表明,该菌株H的蛋白系列中含有一条介于(90～117)×103间的条带,对比同期考察的葡萄糖培养与TBBPA无机盐溶液培养菌,结合粗酶液的降解实验,该蛋白可能是受TBBPA激活的特异性降解酶.     

铋银氧化物混合物高效氧化降解四溴双酚A的研究

以Ag NO3和Na Bi O3·2H2O为原料,采用离子交换-共沉淀法制备了铋银氧化物混合物(silver bismuth oxide,BSO),并利用它氧化降解溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA).研究了制备过程中银铋摩尔比及降解过程中BSO用量对TBBPA降解效果的影响.结果表明,当银铋摩尔比为1∶1,BSO用量为1 g·L-1时,40 mg·L-1TBBPA在7 min内可完全降解,其总有机碳的去除率高达80%.采用离子色谱、气相色谱-质谱联用仪及X射线光电子能谱监测降解过程中TBBPA的变化,发现TBBPA降解过程涉及脱溴、叔丁基碳的断裂和苯环的开环氧化等反应.利用Na N3作为分子探针,发现单线态氧是BSO氧化降解TBBPA的主要反应活性物种.     

四溴双酚A在污水脱氮除磷过程中迁移转化试验研究

四溴双酚A(TBBPA)是一种使用广泛的阻燃剂,其扩散到环境介质中,会对生态和人体健康构成威胁,以往研究较少关注TBBPA在脱氮除磷工艺中的迁移转化.采用实验室SBR脱氮除磷反应器,研究了TBBPA在工艺长期运行过程中的去除、在典型周期过程中的变化、在硝化和反硝化过程中的去除.TBBPA在工艺长期运行过程中的去除率为48.4%,其中生物去除率为44.4%,吸附去除率为4.0%.在典型周期中TBBPA浓度受pH影响很大.TBBPA在硝化过程的去除主要是生物作用,而在反硝化过程的去除主要是吸附作用.     

Methylobacterium sp.TP-1好氧降解四溴双酚A机理及其功能酶研究

四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)是目前使用最广泛的溴代阻燃剂之一,在各种环境介质中普遍存在,对人体健康具有潜在危害.本研究从沉积物中筛选得到一株可降解TBBPA的菌株,命名为TP-1,经16S rDNA序列分析鉴定为甲基杆菌(Methylobacterium sp.).在pH=7的条件下反应60 h,菌株TP-1对初始浓度为10 mg·L~(-1)的TBBPA降解率为74.87%.采用HPLC-MS测定TBBPA的降解产物,发现主要产物为二溴双酚A、双酚A、4-对羟基苯乙酮和二溴化芳香族化合物,其降解方式主要为β断裂、还原脱溴和氧化,进而初步推测出其降解途径.在此基础上,基于KEGG数据库分析菌株TP-1降解TBBPA的分子生物学机制,依据模拟降解途径和KEGG注释结果推测菌株TP-1降解TBBPA的功能酶为过氧化氢酶(EC:1.11.1.6)、卤代烷脱卤酶(EC:3.8.1.5)、卤乙酸脱卤酶(EC:3.8.1.3)和单加氧酶(EC:1.14.13.7).对这4种酶同源性和编码基因进行对比分析表明,这4种酶与甲基杆菌属菌株的相应功能酶均具有较高的同源性,且相应的基因簇在甲基杆菌属菌株中均具有较好的同线性,据此推测甲基杆菌属的多数菌株具有TBBPA降解能力.本研究可从分子水平阐述TBBPA的微生物降解机制,为相关研究提供有益参考.     

γ辐照降解水溶液中氯酚的研究

研究了水溶液中氯酚(2-氯酚、3-氯酚、4-氯酚、2,4-二氯酚)的γ辐照降解.通过测定辐照前后氯酚、氯离子浓度以及TOC的变化,考察了不同氯酚、不同初始浓度,以及联合O3、H2O2对辐解效果的影响.结果表明,γ辐照可有效降解水溶液中的氯酚,降解过程符合准一级动力学方程;初始浓度为100mag·L-1,辐照剂量为8kGy时,2-CP、3-CP、4-CP、2,4-DCP的去除率分别为68.0%、97.5%、89.7%和100%,相应的脱氯率分别为60.2%、71.1%、64.3%、78.9%;辐照联合O3或H2O2可有效提高辐照降解氯酚的去除和矿化效率,具有明显"协同效应".     

四溴双酚A厌氧共代谢降解性能研究

基于厌氧共代谢原理构建反应器,分析厌氧共代谢强化四溴双酚A（TBBPA）的转化机理.研究发现,当TBBPA浓度为75μg/L时,TOC和TBBPA去除率都达到最高,分别为88.6%和81.7%;当TBBPA浓度为25μg/L时,生物半衰期最低,为21.97h.根据检测到的中间代谢单环产物3,4-二甲氧基苯甲酸甲酯和TBBPA代谢途径分析可推测TBBPA在厌氧共代谢体系中实现了深度降解,且固氮弧菌属和毛球菌属对TBBPA的厌氧生物降解起到了主要作用.     

4,4’-二溴联苯在水溶液中光降解的动力学研究

多溴联苯作为溴代阻燃剂被广泛应用,从而广泛存在于环境。但少有对于多氯联苯环境行为的研究。文章以4,4’-二溴联苯为研究对象,模拟自然环境,探讨了光源强度、初始浓度、pH值和溶解氧等因素对4,4’-二溴联苯降解的影响,以及在模拟太阳光的照射下,研究了Fe3+和腐殖酸对4,4’-二溴联苯在水溶液中光降解速率的影响。结果表明,在高压汞灯照射下,4,4’-二溴联苯的光降解过程符合准一级动力学规律。提高光源强度可加速4,4’-二溴联苯的降解;初始浓度的增加使4,4’-二溴联苯降解速率减慢;反应液在高pH值和低pH值时,均促进4,4’-二溴联苯的光降解进程;体系中溶解氧增多也同样促进4,4’-二溴联苯的降解;小剂量的添加腐殖酸和Fe3+可以促进4,4’-二溴联苯的降解,但超过一定浓度则抑制其光降解。     

铜绿假单胞菌NY3及其突变株好氧降解四溴双酚A特性研究

为明确铜绿假单胞菌NY3 2个烷羟化酶基因alk B1和alk B2基因在该菌代谢四溴双酚A中的作用,研究了野生NY3菌及其突变菌株(NB1D、NB2D及NB12DD)对四溴双酚A好氧降解特性.研究表明,NY3、NB1D、NB2D及NB12DD菌株均能以四溴双酚A为单一碳源和能源进行生长,并对四溴双酚A进行一定程度上的降解.NY3菌中alk B1基因和alk B2基因的缺失对NY3菌株在四溴双酚A中的生长有抑制作用,而且alk B1基因和alk B2基因在NY3菌降解四溴双酚A中起一定的作用,但不完全,说明NY3菌中还存在其他影响四溴双酚A降解的基因.缺失alk B2基因的突变株NB2D在高浓度的四溴双酚A溶液中降解转化率最少,说明alk B2基因的缺失,对NY3菌降解高浓度四溴双酚A碳源更重要.加入同一易降解共代谢碳源,野生株NY3菌及其各突变株生长特性无明显差异,然而,因共存碳源种类不同,同一菌株细胞生长量、对四溴双酚A降解及其脱溴效率等特性差别明显.加最佳共代谢碳源乳酸钠的体系内,突变株NB2D存在下易积累中间产物3,3',5-三溴双酚A和2-溴-4(异丙基-溴苯)-苯酚等直接脱溴产物,说明alk B1基因可能为NY3菌株代谢四溴双酚A脱溴时的关键基因.     

纳米零价铁降解水中多溴联苯醚(PBDEs)及降解途径研究

纳米零价铁(nZVI)法是多溴联苯醚(polybrominated biphenyl ethers,PBDEs)脱溴的有效方法.其反应动力学与途径对阐明PBDEs降解机制具有重要意义.本研究采用液相还原法制备的nZVI,在含有表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)的条件下,46 h内完全降解商用八溴联苯醚(octa-BDE)混合物中高溴代物质(7~9个溴代的同系物),其降解过程符合类一级反应动力学(pseudo-first-order)方程,平均降解速率常数(k)为0.106 h-1.本研究利用数量结构保留关系(quantatitivestructure retention relationship,QSRR)模型建立了在缺乏全系标准样品的情况下PBDEs降解产物的有效分析方法.通过混标中39种PBDEs各标准物在气相色谱中的保留时间,再以BDE47和BDE183的平均保留时间归一化后得到每种标准物的相对保留时间(relative retention time,RRT),再将数据库中的相对保留时间指数(relative retention time index,RRTI)与实验测得的相对保留时间拟合,得到QSRR模型.利用该模型对octa-BDE降解产物进行定性分析,推导得出nZVI对octa-BDE的还原降解途径.结果表明,nZVI对PBDEs的逐级脱溴过程中,间位的溴原子最容易被取代.     

Enhanced debromination of 4-bromophenol by the UV/sulfite process: Efficiency and mechanism

Halogenated aromatic compounds have attracted increasing concerns due to their toxicity and persistency in the environment, and dehalogenation is one of the promising treatment and detoxification methods. Herein, we systematically studied the debromination efficiency and mechanism of para-bromophenol(4-BP) by a recently developed UV/sulfite process. 4-BP underwent rapid degradation with the kinetics accelerated with the increasing sulfite concentration, pH(6.1–10) and temperature, whereas inhibited by dissolved oxygen and organic solvents. The apparent activation energy was estimated to be 27.8 kJ/mol. The degradation mechanism and pathways of 4-BP were explored by employing N_2O and nitrate as the electron scavengers and liquid chromatography/mass spectrometry to identify the intermediates. 4-BP degradation proceeded via at least two pathways including direct photolysis and hydrated electron-induced debromination. The contributions of both pathways were distinguished by quantifying the quantum yields of 4-BP via direct photolysis and hydrated electron production in the system. 4-BP could be readily completely debrominated with all the substituted Br released as Br-, and the degradation pathways were also proposed. This study would shed new light on the efficient dehalogenation of brominated aromatics by using the UV/sulfite process.     

Effects of Cu2+ and humic acids on degradation and fate of TBBPA in pure culture of Pseudomonas sp. strain CDT

Soil contamination with tetrabromobisphenol A(TBBPA) has caused great concerns;however, the presence of heavy metals and soil organic matter on the biodegradation of TBBPA is still unclear. We isolated Pseudomonas sp. strain CDT, a TBBPA-degrading bacterium, from activated sludge and incubated it with ~(14)C-labeled TBBPA for 87 days in the absence and presence of Cu~(2+)and humic acids(HA). TBBPA was degraded to organic-solvent extractable(59.4% ± 2.2%) and non-extractable(25.1% ± 1.3%) metabolites,mineralized to CO_2(4.8% ± 0.8%), and assimilated into cells(10.6% ± 0.9%) at the end of incubation. When Cu~(2+)was present, the transformation of extractable metabolites into non-extractable metabolites and mineralization were inhibited, possibly due to the toxicity of Cu~(2+)to cells. HA significantly inhibited both dissipation and mineralization of TBBPA and altered the fate of TBBPA in the culture by formation of HA-bound residues that amounted to 22.1% ± 3.7% of the transformed TBBPA. The inhibition from HA was attributed to adsorption of TBBPA and formation of bound residues with HA via reaction of reactive metabolites with HA molecules, which decreased bioavailability of TBBPA and metabolites in the culture. When Cu~(2+)and HA were both present, Cu~(2+)significantly promoted the HA inhibition on TBBPA dissipation but not on metabolite degradation. The results provide insights into individual and interactive effects of Cu~(2+)and soil organic matter on the biotransformation of TBBPA and indicate that soil organic matter plays an essential role in determining the fate of organic pollutants in soil and mitigating heavy metal toxicity.     

饮用水中甲羟孕酮的臭氧氧化降解研究

以饮用水中内分泌干扰物孕激素类甲羟孕酮(MPA)为目标物,采用臭氧氧化工艺对其进行降解,对臭氧降解过程动力学进行了研究,并考察液相臭氧浓度、pH、羟基自由基(.OH)清除剂(HCO3-)对降解过程的影响.结果表明,臭氧在合适条件下能够有效降解水溶液中的MPA,MPA初始浓度为3、5、10 mg.L-1,采用连续臭氧曝气方式降解时,降解过程遵守一级反应动力学模型;采用序批式臭氧投加方式进行降解时,降解过程符合二级反应动力学模型.pH的升高和HCO3-的添加都会对降解效果产生负面影响.在反应温度为20℃,采用序批式臭氧投加方式,MPA的去除率从pH=3.10时的89.8%下降到pH=9.02时的74.6%.相同反应条件下,添加羟基自由基清除剂HCO3-后,降解反应速率常数由0.146 3 L.(mg.min)-1下降到0.049 5 L.(mg.min)-1,去除率下降了22.2个百分点.     

钴掺杂铁酸铋活化过硫酸盐降解水中四溴双酚A的研究

采用溶胶凝胶法制备了钴掺杂的铁酸铋(xCo-BFO),以此作为多相催化剂,活化过硫酸盐(PMS),产生硫酸根自由基,在水相降解溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA).研究了钴掺杂量、催化剂用量、PMS初始浓度对降解反应过程的影响.结果表明,在xCo-BFO中Co掺杂量(Co/Fe摩尔比)为0.1,用量为0.5 g.L-1,PMS浓度为2.5 mmol.L-1时,60 min内对40 mg.L-1的TBBPA的去除率可达95%以上.所得催化剂在反应中稳定,反应60 min后Co溶出量仅占总Co的0.27%,经4次重复使用仍具有较高催化活性;具有磁性,回收方便,在污水处理领域具有良好的应用前景.     

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

电活化过硫酸盐降解全氟辛酸及其中间产物的探究分析

全氟化合物（PFCs）是一种新兴的持久性有机污染物,具有环境持久性、高毒性和难降解性,因此急需研发高效的降解方法.本文采用电化学恒电位电解法活化过硫酸盐,利用得到的具有强氧化性的SO₄^·-有效降解全氟辛酸（PFOA）,考察了恒定电位值、过硫酸钠的初始浓度、溶液初始pH值和共存离子对电活化过硫酸盐降解PFOA的影响.同时,结合超高效液相色谱-三重串联四级杆质谱联用仪（UPLC-MS/MS）和气相色谱与质谱联用仪（GC-MS）,对其降解的液相和气相中间产物进行探究.结果表明,在控制阴极电位为-1.8 V,初始过硫酸钠溶液浓度为200 mmol·L^-1,初始溶液pH=3.29,恒电位电解4 h后,PFOA去除率约达到60%.当体系中有NO₃^-、异丙醇和过硫酸钠共存时,PFOA降解效率明显提高（91%,4 h）,当有ClO₄^-存在时PFOA去除率约达到76.8%,但HCO₃^-和Cl^-的存在会出现抑制效果.通过对降解中间产物（短链PFCAs和加氢产物）和TOC去除率（62.5%,24 h）的监测分析,进而推断其可能的降解机理为SO₄^·-介导的Kolbe脱羧过程和羧酸逐步被加氢还原的过程.