臭氧化芳香族化合物中生物毒性的演变规律研究

臭氧工艺越来越广泛地应用于难降解废水的处理,但由于臭氧的部分氧化特性,可能会导致高毒性中间产物的生成.为了揭示臭氧工艺的生态安全性,研究了不同工艺条件下,臭氧化苯酚、邻甲酚、对甲酚、间甲酚、苯胺和对氯苯胺时急性生物毒性的变化.结果表明,尽管母体污染物与总有机碳（TOC）的浓度在臭氧化过程中持续下降,但生物毒性随着反应时间的延长而明显增加,达到最大值后下降.当初始污染物浓度增大时,臭氧化6种芳香族化合物中毒性单位最大值（TU_max）也随之增大;当臭氧剂量增大,臭氧化苯酚、间甲酚和对氯苯胺的TU_max呈下降的趋势,臭氧化邻甲酚和苯胺的TU_max呈升高的趋势,臭氧化对甲酚的TU_max变化较小;当pH从3上升到7,臭氧化4种酚类化合物时,TU_max呈下降的趋势,而当pH增大到10时,苯酚和间甲酚的TU_max又出现了升高的现象;臭氧化2种胺类化合物时,pH对TU_max的影响较小.进一步研究发现,高毒性中间产物主要是由芳香族化合物与臭氧分子反应生成的,且具有氧化性.本研究能够为臭氧工艺的安全运行提供基础数据,并有助于后续生物毒性控制工艺的开发.     

煤转化废水中酚类物质的阳极氧化

在直流电和电解液循环条件下,浓度低于1克/升的苯酚、邻甲酚、间甲酚,2,3—二甲酚、3,4—二甲酚,间苯二酚和邻苯二酚的溶液可在填充床二氧化铅电极上氧化。考察了应用电流和起始浓度对氧化程度随时间变化的影响。按氧化的容易程度观测到的顺序为;苯酚>2,3—二甲酚>间苯二酚>间甲酚>3,4—二甲酚>邻甲酚。虽然酚类物质大部分被破坏,但苯醌和氢醌等有机降解产物仍留在溶液中。据证实,在五种单元酚混合液中,被破坏的酚类物质达96%,BOD 减少50%,而总有机碳只减少22%。     

环境生物学

X17 X703 9900051酚类化合物的生物吸附特征与其结构关系/陈勇生…(南开大学环境科学系)//中国环境科学/中国环境科学学会一1998,18(3)一248一251 环信X一58 选用经处理过的盐泽螺旋藻为吸附剂,研究其对10种酚类化合物的吸附行为,结果表明:盐泽螺旋藻对苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、邻氨基酚、对氯酸和2,4一二氯酚6种酚均有不同程度的吸附,用Freundlieh和Langmui:吸附等温方程描述时,均呈现良好的线性关系;该6种酚的吸附常数k的对数值与其分子连接性指数(ZX”)呈良好的线性关系;盐泽螺旋藻对其余4种酚(邻甲酚、间轻基酚、间氨基酚、间乙酞…     

酚类化合物的生物吸附特征与其结构关系

选用经处理过的盐泽螺旋藻为吸附剂,研究其对10种酚类化合物的吸附行为。结果表明：盐泽螺旋藻对苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、邻氨基酚、对氯酚和2,4-二氯酚6种酚均有不同程度的吸附,用Freundlich和Langmuir吸附等温方程描述时,均呈现良好的线性关系;该6种酚的吸附常数k的对数值与其分子连接性指数（²X^v）呈良好的线性关系;盐泽螺旋藻对其余4种酚（邻甲酚、间羟基酚、间氨基酚、间乙酰氨基酚）均不产生吸附。     

甲酚异构体在活性炭上的吸附与解吸平衡特性

以邻、间、对甲酚为模拟废水,考察甲基的取代位置对吸附和解吸特性的影响,并以此评价活性炭吸附生物再生工艺处理甲酚废水的可行性.平衡数据经Freundlich模型拟合后表明,活性炭(AC)对3种甲酚的吸附能力由大到小的顺序为：对甲酚>邻甲酚>间甲酚,与pK_a呈正相关,与可溶性和氧化电极电位呈负相关;解吸能力由大到小的顺序为：邻甲酚>间甲酚>对甲酚,与沸点和黏度呈负相关.此外,对比吸附和解吸平衡曲线,发现吸附不可逆性是两曲线差异的重要原因,并结合数理统计的方法推导出理论不可逆吸附量的计算方法,得到AC对邻、间、对甲酚的不可逆吸附量Qi分别为27.9、 28.5、 33.4 mg/g.     

含酚废水α-Fe2O3催化臭氧氧化参数优化及机理分析

传统工艺对含酚废水的处理效果有限,催化臭氧氧化技术能够有效处理含酚废水。α-Fe₂O₃在试验中表现出了高臭氧催化活性,催化产生的·OH可对苯酚及中间产物进行无选择性矿化,显著增强了污染物去除效果和臭氧利用水平。为明确催化臭氧氧化过程主要影响因素并优化工艺参数,以苯酚模拟含酚废水,设计了L₁₆(4⁴)正交试验。结果表明,臭氧投加量、催化剂投加量、pH、反应时间是COD去除率及单位臭氧COD降解量的主要影响因素,其中,臭氧投加量与反应时间的影响较为显著。方差分析与试验验证表明,催化剂投加量对COD去除率影响较小,pH对单位臭氧COD降解量影响较小。通过权矩阵计算得到优化后的反应条件：臭氧投加量为5 mg/(L·min),催化剂投加量为0.10 g/L,pH为9,反应时间为45 min。叔丁醇屏蔽试验表明,·OH显著促进了催化臭氧氧化进程。     

单歧藻富集和降解烷基酚类化合物的动力学过程

选择单歧藻(Tolypothrix)研究其对苯酚、邻甲酚、间甲酚和4-辛基酚的生物富集过程及生物降解动力学。5d内单歧藻的生长经历了停滞期、对数期、静止期3个阶段;苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚的生物富集因子(BCF)平均值为4 59,3 87,5 82,292 48,与KOW值线性相关;单歧藻平均每天降解苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚分别为2 54,3 17,1 84,0 16mg L;用新近提出的二级反应动力学方程拟合其降解过程,得到它们的生物降解二次动力学常数K分别为0 386,0 500,0 254,0 023,K值由污染物的初始浓度决定并与分子量(M)线性相关,K=-0 003M+0 69,R=0 87,N=4。      

波茨坦短芽孢杆菌降解间甲酚和苯酚的特性

研究了波茨坦短芽孢杆菌降解间甲酚的特性及双底物体系中苯酚和间甲酚的相互作用。结果表明,波茨坦短芽孢杆菌能在72 h内降解400 mg/L的间甲酚,但其降解间甲酚的能力低于苯酚,拟合的Haldane方程各动力学参数为:μ_(max)=0.226 h~(-1),K_s=18.19 mg/L,K_i=130.12 mg/L。在苯酚-间甲酚体系中,苯酚抑制间甲酚的降解,同样间甲酚也抑制苯酚的降解;但是低浓度苯酚能促进间甲酚的降解,苯酚浓度150~300 mg/L时,能促进200 mg/L间甲酚的降解,苯酚200 mg/L时,间甲酚降解速率最快;动力学参数表明间甲酚对苯酚降解的抑制要强于苯酚对间甲酚降解的抑制。酶活测定表明,苯酚和间甲酚降解都遵循邻位降解途径:生成(取代的)邻苯二酚,然后在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下邻位开环裂解。     

三峡库区丰水期表层水中酚类的分布特征及潜在风险

采用GC/MS技术对三峡库区干流及22条支流的47个表层水样中的15种酚类化合物进行分析,结果表明库区干流和支流表层水样中酚类总浓度的几何均值分别为52.47和87.99 ng.L-1.干流和支流中非氯酚类总浓度的几何均值均大于氯酚类,库区表层水以非氯代酚组分为主.苯酚、邻甲酚和2-硝基酚是库区干流水样中主要的酚类,分别占干流Σ酚类的79.1%、3.7%和3.6%.苯酚、邻甲酚、2,6-二氯酚和2-硝基酚是库区支流水样中的优势污染物,分别占支流Σ酚类的77.5%、5.4%、3.8%和2.2%.本研究中苯酚和2-硝基酚的检出浓度与《国家污染物环境健康风险名录》中的标准限值相比较,远低于可能导致生物毒性危害的标准限值,与国内外其他地区水体中苯酚含量相比也处于较低污染水平,说明表层水样中苯酚与2-硝基酚污染给研究区水环境带来的潜在风险较小.     

钱塘江水系中酚类化合物的浓度水平及污染特征

用SPE法富集、HPLC测定了钱塘江水系中苯酚、3-甲基苯酚、4-硝基苯酚、2,4-二氯苯酚和2,4,6-三氯苯酚5种溶解态酚类化合物的浓度.结果表明,5种酚类化合物总浓度为0.54～19.90μg/L,平均浓度为4.05μg/L;苯酚的平均浓度为2.06μg/L,占5种酚类化合物总平均浓度的50.7%;各河段酚类化合物的平均浓度从上游至下游呈下降趋势,支流金华江中5种酚类化合物平均浓度为10.2μg/L,是干流中的近4倍.苯酚可作为钱塘江水系中酚类化合物污染的代表物,苯酚浓度(x)与5种酚总浓度(y)间显著正相关(y=0.980+1.491x),R²为0.88.     

Biodegradation of phenol and /w-cresol by mutated Candida tropicalis

The phenol and m-cresol biodegradations were studied using the mutant strain CTM 2 obtained by the He-Ne laser irradiation on wild-type Candida tropicalis. The results showed that C. tropicalis exhibited the increased capacity of phenolic compounds degradation after laser irradiation. It could degrade 2600 mg/L phenol and 300 mg/L m-cresol by 5% inoculum concentration, respectively. In the dual-substrate biodegradation system, 0-500 mg/L phenol could accelerate m-cresol biodegradation, and 300 mg/L m-cresol could be completely utilized within 46 hr at the presence of 350 mg/L phenol. Besides, the maximum biodegradation of m-cresol could reach 350 mg/L with 80 mg/L phenol within 61 hr. Obviously, phenol, as a growth substrate, could promote CTM 2 to degrade m-cresol, and was always preferentially utilized as carbon source. Comparatively, low-concentration m-cresol could result in a great inhibition on phenol degradation. In addition, the kinetic behaviors of cell growth and substrate biodegradation were described by kinetic model proposed in our laboratory.     

Biodegradation of phenol and m-cresol by mutated Candida tropicalis

The phenol and m-cresol biodegradations were studied using the mutant strain CTM 2 obtained by the He-Ne laser irradiation on wild-type Candida tropicalis. The results showed that C. tropicalis exhibited the increased capacity of phenolic compounds degradation after laser irradiation. It could degrade 2600 mg/L phenol and 300 mg/L m-cresol by 5% inoculum concentration, respectively. In the dual-substrate biodegradation system, 0–500 mg/L phenol could accelerate m-cresol biodegradation, and 300 mg/L m-cresol could be completely utilized within 46 hr at the presence of 350 mg/L phenol. Besides, the maximum biodegradation of m-cresol could reach 350 mg/L with 80 mg/L phenol within 61 hr. Obviously, phenol, as a growth substrate, could promote CTM 2 to degrade m-cresol, and was always preferentially utilized as carbon source. Comparatively, low-concentration m-cresol could result in a great inhibition on phenol degradation. In addition, the kinetic behaviors of cell growth and substrate biodegradation were described by kinetic model proposed in our laboratory.     

2-丁烯醛生产废水的臭氧脱毒预处理

CMW（crotonaldehyde manufacturing wastewater,2-丁烯醛生产废水）污染物浓度高、毒性强、直接采用生物法处理难度大.为了降低CMW的生物处理毒性,采用臭氧氧化法对CMW进行脱毒预处理,并通过考察不同臭氧氧化条件对废水COD_Cr、TOC（总有机碳）、UV_{254 nm}去除率及SMA（specific methanogenic activity,比产甲烷活性）抑制率的影响,获得了优化的臭氧氧化条件,进一步分析了废水脱毒机理.结果表明:①优化的臭氧氧化条件为接触反应时间180 min、初始pH 3.0、反应温度35℃、气相臭氧浓度30.3 mg/L,进气流量500 mL/min;并且在该条件下,CMW中COD_Cr、TOC和UV_{254 nm}的去除率分别为19.9%、9.9%和70.6%,主要特征有机污染物[包括2-丁烯醛、（E,E）-2,4-己二烯醛、3-（2-甲基-2-丙烯）-5-戊内酯、1,5-二甲基-1-烯-4-羰基-环氧己烷、山梨酸乙酯等]的去除率在74.4%以上.②厌氧产甲烷毒性试验结果显示,CMW的SMA抑制率由臭氧氧化前的82.0%降至臭氧氧化后的47.2%.③反应动力学研究显示,CMW中COD_Cr、TOC及UV_{254 nm}的去除过程均符合一级反应动力学方程,R2分别为0.82、0.97、0.94.研究显示,臭氧氧化预处理可以较好地去除CMW中的特征有机污染物,降低废水的厌氧生物处理毒性,是一种可行的脱毒预处理方法.      

双菌种协同代谢酚类化合物的机制研究

以恶臭假单胞菌和热带假丝酵母为对象,进行了苯酚、间甲酚和4-氯酚的生物降解实验,研究了2种菌的纯培养和混合培养方式下3种酚的降解特性和代谢机制.结果表明,当苯酚、间甲酚和4-氯酚的初始浓度分别为100、50和60 mg.L-1时,相对于纯培养,混合培养的动力学常数k的绝对值分别提高了19.0%、2.6%和46.4%.苯...     

焦化废水中酚降解菌及其降解基因的研究

酚类化合物是焦化废水的主要污染物,微生物降解在废水处理中起着主要作用.为获得焦化废水活性污泥中主要降解菌,本研究通过富集与平板涂布对某焦化公司的2个活性污泥中的降解菌进行了分离鉴定.通过BOX-PCR和16S rDNA序列分析去除重复菌株后,共获得分属于20个属的28个种的28株细菌,它们主要为变形菌纲β和γ亚群,其中4株菌可能是潜在的新种.间甲酚富集后筛选得到2株高效降解菌株Pseudomonas monteilii GCS-AE-J-1 和Pseudomonas plecoglossicida GCS-AN-J-3;前者在48 h内对791 mg/L间甲酚的降解率达到94.6%,而后者对763mg/L间甲酚的降解率也达到了92.2%.通过PCR从菌株GCS-AE-14、 GCS-AE-J-1、GCS-AN-J-3和GCS-AN-3得到了苯酚羟化酶基因序列.本研究所获得的降解菌新颖多样,在工业焦化废水的处理中可能起着重要作用,有进一步研究开发的价值.     

微气泡臭氧化预处理实际制药废水去除SS和有机物性能

采用臭氧微气泡预处理实际制药废水,并与氮气微气泡、臭氧普通气泡和氮气普通气泡处理过程比较,考察悬浮固体（SS）和有机物去除过程和性能.结果表明,臭氧微气泡存在强吸附-气浮-氧化作用,显著增强SS去除能力,60 min时SS去除率可达到81.67%,同时SS粒径减小,SS表面负电荷转变为正电荷.微气泡臭氧化具有强·OH氧化作用,显著增强有机物降解去除能力,60 min时溶解性COD （SCOD）去除率可达到36.60%,且SS去除可加速SCOD去除,UV₂₅₄去除率可达到36.91%,同时可生化性改善和生物毒性消除作用明显.三维荧光和GC-MS分析表明,微气泡臭氧化可有效氧化破坏废水中复杂结构大分子有机物,显著降低废水中有机物芳香性.微气泡臭氧化可为高浓度难降解实际制药废水提供高效可行的预处理手段.     

Mn-Ce/γ-Al2O3催化臭氧氧化深度处理石化废水中试研究

针对臭氧催化氧化深度处理石化废水时催化剂适配性不高和臭氧利用率低下的问题,以我国北方某典型石化废水为中试平台,采用课题组自主研发的催化臭氧催化剂Mn-Ce/γ-Al₂O₃,研究以臭氧催化氧化为核心的7种工艺深度处理石化废水的效果.结果表明:①单独臭氧氧化工艺对石化二级废水COD、TOC和UV₂₅₄（254 nm处的UV吸光度）的去除率分别为15.45%、9.04%和30.72%.与单独臭氧氧化工艺相比,Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别提高了26.18%、18.25%和5.81%,同时三维荧光光谱（3D-EEM）结合区域积分法（FRI）分析结果显示,对荧光类有机物中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别提高了21.13%和29.47%.②单独臭氧氧化工艺中,序批式和连续流出水处理效果影响不大.Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,序批式优于连续流,但序批式需增加人力和运营成本,在实际应用中受限.③微絮凝+臭氧催化氧化+回流联合工艺中,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别可达53.20%、37.56%和50.90%,去除效果显著高于仅臭氧催化氧化工艺（COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别为41.63%、27.29%和36.53%）时;同时,类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别达到79.49%、50.70%和75.12%;Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂运用72 d后,COD去除率基本稳定在30%左右.研究显示,臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水中,Mn-Ce/γ-Al₂O₃是一种高效稳定型催化剂,絮凝预处理、回流均可增强有机物的去除率,可为石化废水处理工程实现减排降耗提供技术支撑.      

α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水的效果及机理

催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe₂O₃作为臭氧催化剂,通过SEM、N₂吸附/脱附等方法表征了α-Fe₂O₃的结构,构建了α-Fe₂O₃催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe₂O₃表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe₂O₃投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na₃PO₄分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe₂O₃表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe₂O₃在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe₂O₃表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考.