固定化酶催化氧化去除水溶液中酚的研究

用海藻酸钙凝胶包埋辣根过氧化物酶制成固定化以过氧化氢为氧化剂,进行了固定化酶催化氧化去除水溶液中酚的实验研究。对于１００ｍｌ酚住房为１００ｍｇ／Ｌ的单一苯酚或邻氯基水溶液,控制条件为：３％海藻酸钠液３０ｍｌ,凝胶粒径１ｍｍ,固定化时间１ｈ,酶包埋量５０ｕ,反应时间１ｈ,ｐＨ６及过氧化氢加入量２ｍｍｏｌ,单一苯酚和单一 基酚水溶液的酚去除率可分别超过８０％和７０％。     

二氧化锰氧化降解五氯酚

以二氧化锰为氧化剂,研究了pH 4.12的水溶液中五氯酚氧化降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.结果表明,五氯酚对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.在pH一定和二氧化锰充分过量的条件下,随着反应的进行,五氯酚的降解速度变慢,遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随溶液pH由3.5升高6.6,五氯酚的降解速度发生显著地下降.运用溶剂萃取和气质联用仪的分析方法,检测到2个主产物和1个次产物.其中,次产物是由四氯-1,4-氢醌与四氯儿茶酚组成的混合物;2个主产物是由五氯酚氧自由基偶合而成的二聚体,且是同分异构体.在观测到的表面反应动力学和降解产物的基础上,提出了五氯酚被二氧化锰氧化降解的反应流程图.     

二氧化锰氧化降解五氯酚

以二氧化锰为氧化剂,研究了pH 4.12的水溶液中五氯酚氧化降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.结果表明,五氯酚对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.在pH一定和二氧化锰充分过量的条件下,随着反应的进行,五氯酚的降解速度变慢,遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随溶液pH由3.5升高6.6,五氯酚的降解速度发生显著地下降.运用溶剂萃取和气质联用仪的分析方法,检测到2个主产物和1个次产物.其中,次产物是由四氯-1,4-氢醌与四氯儿茶酚组成的混合物;2个主产物是由五氯酚氧自由基偶合而成的二聚体,且是同分异构体.在观测到的表面反应动力学和降解产物的基础上,提出了五氯酚被二氧化锰氧化降解的反应流程图.     

改性蒙脱土固定化辣根过氧化物酶对2，4，6-三氯苯酚的催化去除及其影响因素研究

以黄腐酸改性的蒙脱土为模板固定辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP)研究其催化去除水中2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)的效果及其影响因素,并与自由酶催化反应做对比研究了不同催化时间、pH值、温度和固定化HRP浓度对催化反应的影响,以及对固定化HRP催化降解2,4,6-TCP进行了动力学分析,考察了固定化HRP的重复使用性和储存稳定性.结果表明:黄腐酸活化的蒙脱土固定的HRP具有很高的生物活性,固定后的HRP活性高达112 U·g-1;固定化HRP催化降解100μmol·L-12,4,6-TCP,20 min后对2,4,6-TCP的去除率已达到96%,催化降解速率高于自由酶;HRP经过黄腐酸改性的蒙脱土固定化后,催化降解2,4,6-TCP的最优pH值为6;固定化后的HRP其催化反应的适宜温度范围(10~50℃)比自由酶(30~50℃)更宽泛.改性蒙脱土载体固定HRP对2,4,6-TCP的去除作用主要是由固定化HRP的催化作用引起的,吸附去除率贡献仅达到0.77%,氧化去除率仅为2.81%.固定化HRP催化2,4,6-TCP的Linerweaver-Burk反应动力学参数中最大反应速率Vmax=7.14×10-4mol·L-1·min-1,米氏常数Km=1.56×10-3mol·L-1.在储存稳定性方面,固定化HRP的储存稳定性极高,50 d后依然可以保留80%的活性.     

电化学-表面铜螯合磁性二氧化硅固定化漆酶联合催化降解水中五氯酚

利用电化学-固定化漆酶联合工艺催化降解水中五氯酚。结果表明:反应0.5 h时,五氯酚的降解效率达82%,虽然与单独固定化漆酶催化降解五氯酚效能没有明显区别,但联合工艺中酶活损失较小,反应5 h,联合工艺的相对剩余酶活为32.6%,比单独使用固定化漆酶提高12%,且联合工艺脱氯能力明显提高。催化反应重复进行5次后,联合工艺的五氯酚去除率和相对剩余酶活分别为52.3%和33.6%,分别比单独使用固定化漆酶催化降解提高38.5%和13.7%。     

pH冲击对降解五氯酚(PCP)微氧颗粒污泥产气及代谢能力的影响

分别在pH为6.0和9.0的冲击条件下,对降解五氯酚(PCP)微氧颗粒污泥系统的产气及代谢能力进行了研究.结果发现,在pH=6.0的条件下冲击8d,污泥系统的产气量降至400mL·d-1以下,甲烷含量为0.而后将pH调至7.0并经过6d的恢复实验,产气情况基本恢复正常.而在pH=9.0的冲击下,污泥系统的产气量及甲烷含量急剧下降至0,经过6d的恢复过程仍然没有达到正常水平.在不同pH冲击的第8d,对PCP和COD去除率及脱氯中间产物进行了研究,结果表明,PCP及COD降解率均在较低的水平,且发生了PCP及其脱氯中间产物的严重积累.与pH=9.0相比,pH=6.0的冲击对系统代谢的影响要小得多.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

用辣根过氧化物酶处理废水中的五氯酚

研究了用辣根过氧化物酶对五氯酚的模拟废水进行催化聚合处理的过程。结果表明,辣根过氧化物酶可以有效地去除五氯酚。反应的 最佳pH范围为4～5,去除率可达95%以上。聚合处理过程中五氯酚与过氧化氢的反应计量比为2:1。反应计量比以及处理过程中氯的释放 实验表明,五氯酚聚合作用的主要产物是二聚体。另外,反应速度与酶和过氧化氢的用量有关,增加酶用量或适量增加过氧化氢的用量可以明显缩短反应时间。      

非均相催化湿式氧化技术处理4-氯酚

研究了以负载于活性炭上的三氯化铁为催化剂,以氧气为氧化剂的非均相催化湿式氧化体系处理4-氯酚废水工艺.通过正交实验方法,从反应温度、时间、压力、催化剂用量等方面初步考察了4-氯酚在该体系中的氧化效果.在150 ℃,0.5MPa氧气,催化剂用量为30%(摩尔分数),反应4 h,对降解过程所得的中间产物和终产物进行了分析.结果表明,该体系对4-氯酚的去除率能够达到67%,COD_Cr降低了39%.并且初步探索了将亚硝酸钠加入到三氯化铁/活性炭催化氧化体系后形成的共催化氧化体系中4-氯酚的降解效果,发现亚硝酸钠的加入对4-氯酚的去除有很大的促进作用.      

pH对沉积物中五氯酚毒性的影响及其质量基准值推导

PCP（pentachlorophenol,五氯酚）是一种可电离有机化合物,pH会影响水体中PCP的毒性.为准确评估沉积物中PCP的生态风险,通过研究不同pH下沉积物中PCP对河蚬（Corbicula fluminea）、泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）、伸展摇蚊（Chironomus riparius）等底栖生物的毒性效应,探讨沉积物中PCP生物毒性与pH的关系.基于毒性试验结果和搜集筛选文献中报道的PCP生物毒性数据,利用物种敏感度分布法推导PCP沉积物质量基准,进而对我国淡水水体沉积物中PCP风险进行评估.结果表明:①沉积物中PCP对底栖生物的毒性均随pH的升高而降低,pH为6.5~8.5时,沉积物中PCP对河蚬、泥鳅、伸展摇蚊的96 h-LC₅₀值分别为2.99~7.64、8.05~8.76、10.50~22.30 μg/g;对泥鳅的30 d-LC₁₀值为0.26~0.80 μg/g,对伸展摇蚊的21 d-EC₁₀值为0.28~0.54 μg/g.②推导获得PCP依赖于pH的沉积物质量基准函数,即CMC_sed（急性基准值）=e0.204pH-2.96、CCC_sed（慢性基准值）=e0.204pH-5.85,当pH为7.0时,CMC_sed、CCC_sed分别为0.217、0.012 μg/g.③我国主要淡水河流、湖泊沉积物中99.0%的采样点w（PCP）低于该研究推导的CCC_sed,仅有1.0%的采样点w（PCP）介于CCC_sed与CMC_sed之间.研究显示,我国主要淡水水体沉积物中PCP总体风险较低,个别地区沉积物中PCP可能存在潜在的生态风险,需要引起重视.      

酶催化氧化处理含酚废水的研究

考察了不同反应条件对酶催化氧化效率的影响。结果表明,对于苯酚、邻氯苯酚和邻氨基酚三种单一含酚废水的处理,当pH接近中性时,酚的去除率最高,分别为75％、95％和62％。在低温(4℃)和高温(40℃)下,苯酚废水和苯酚-邻氯苯酚-邻氨基酚混合废水的酚去除率下降约10％。在处理中不同的酚类物间存在明显的协同效应。     

固定化藻类脱氮除磷效果研究

藻类固定在活性炭上用于去除人工配制污水中的氮、磷等污染物。试验结果表明藻类对氮、磷和浊度的去除率分别达到50％、41．9％和98．2％,氮、磷和浊度相应达到较好去除效果的时间分别为12、60、60h。     

固定化反硝化聚磷菌同步除磷脱氮实验研究

实验采用海藻酸钠和PVA添加膨润土包埋固定经富集驯化的以反硝化聚磷菌(DNPAOs)为主的活性污泥,利用体视显微镜和扫描电子显微镜考察了固定化小球的形态和表面结构,并对厌氧/好氧条件下,包埋小球除磷脱氮性能进行探讨,结果表明:固定化小球具有良好的强化生物除磷和较好的反硝化脱氮性能,体系的COD去除率平均达74.9%,平均除磷效率为95.3%,氨氮平均去除率达到95.2%左右。小球若长时间缺氧,在其内部会出现厌氧区,并产生厌氧放磷现象。     

石墨烯-TiO2光催化剂复合板制备及其对五氯酚的催化降解

针对基于石墨烯-TiO_2的光催化剂多为粉末状,用于处理实际淋洗液时难以有效回收这一问题,研究以氧化石墨烯和粉末TiO_2为前期物使用水热法结合类溶胶凝胶涂布法制备出了可重复使用的石墨烯-TiO_2纳米管复合板,复合板的宏观形貌均一,催化剂在板的大部分区域上以层数较少的形式负载.应用制备的复合板对土壤淋洗液体系中的五氯酚(pentachlorophenol,PCP)进行光催化降解,在太阳光照下可在30 min内完全去除污染物,比无催化剂条件下的降解速率提高5倍以上;以氙灯作为模拟太阳光源,降解速率提高10倍.复合板经长时间浸泡和重复使用后,光催化活性无明显下降,具有长期使用的潜力.复合板的制备解决了催化剂的固定化问题,有利于分离回收等后续处理.     

固定化硝化菌去除氨氮的研究

选用氯乙烯醇作为包埋载体,添加适量粉末活性炭,包埋固定硝化污泥,处理以（ＮＨ４）２ＳＯ４和葡萄糖为主的合成废水,考察了影响固定化工艺及硝化作用的各种因素。对固定化硝化菌的呼吸活性,细菌活性回收率等生物特性进行了测定。     

高压电晕放电对五氯酚的降解研究

研究了放电电压、溶液pH等因素对高压电晕放电降解PCP效果的影响,并对高压电晕放电处理PCP的动力学进行了初步探讨,同时对高压电晕放电降解PCP的COD和TOC的变化进行了分析。结果表明:放电电压和溶液pH值对PCP降解性能影响很大,放电电压和溶液pH值越高,PCP的降解速度越快。当溶液pH值为11.2、PCP初始质量浓度40 mg/L、电晕放电电压为25 kV时,经30 min电晕放电,PCP的降解率达90%以上,电晕放电降解PCP的反应符合一级反应动力学。在氧化过程中PCP可能转化为苯醌等中间产物,TOC几乎无变化,PCP分解成的小分子有机物使COD升高,可生化性提高。     

包埋固定化微生物强化SBR工艺脱氮性能研究

将采用PVA-H2BO4法制得的包埋固定化微生物凝胶小球引入SBR工艺中,通过平行试验比较了普通SBR反应器(N1)与投加包埋固定化微生物凝胶小球的SBR反应器(N2)的脱氮性能,分析了包埋固定化微生物强化SBR工艺脱氮性能的特性。研究结果表明:在相同的运行条件下,N2反应器的NH4+-N及TIN的去除率较N1反应器分别提高了4.4%~32.8%、34.1%~50.9%,且表现出明显的抗冲击负荷能力;同时通过典型周期内不同反应器各形态氮随时间的变化研究发现,该反应器发生了很好的同步硝化反硝化作用,说明包埋固定化微生物对SBR反应器的脱氮性能有很好的强化作用。N2为提高SBR反应器得脱氮性能提供了新思路。     

辣根过氧化物酶处理酚和氯酚的催化特性研究

为了研究辣根过氧化物酶处理酚和氯酚的动力学过程,采用人工配不试验,测定了ｐＨ对酶催化反应的影响,Ｈ２Ｏ２抑制酶催化反应的动力学参数和不同度物的酶催化反应动力学参数,结果表明,在试验的ｐＨ范围内,ｐＨ为９时过氧化物酶对苯酚和对氯苯酚的去除效率最高,分别达到９９．５％和９５％。     

用固定化生物材料去除水体中的重金属离子

介绍了固定生物法去除水体中的重金属离子的特点 ,生物材料的类型 ,生物材料的选择 ,固定化方法及进行水处理的操作方式。