蒽醌系染料废水的3R处理技术进展与展望

综述了近年来蒽醌系酸性、分散和活性染料及其中间体的减量化合成工艺进展．其中包括1-氨基蒽醌溶剂法α-硝化,溴氨酸和1,4-二羟基蒽醌的新合成方法,CI酸性蓝45,分散蓝73的合成新工艺等。同时综述了含蒽醌系染料及其中间体废水的高效处理工艺即无害化与资源化处理方法。进一步对蒽醌系染料的清洁生产和循环经济进行了技术展望．     

Ni_2O_3/AC催化剂催化氧化蒽醌染料中间体废水研究

以活性炭(AC)为载体,负载Ni2O3合成Ni2O3/AC催化剂,以NaClO为氧化剂,催化氧化蒽醌染料中间体1-氨基蒽醌废水。以COD去除率及脱色率为指标,考察了废水pH值、NaClO投放量、催化剂投放量及温度对废水处理的影响。实验结果表明,Ni2O3/AC催化剂在碱性环境下对废水有较好的处理效果;在优化工艺条件下:NaClO投放量6 g/L、催化剂投放量20 g/L、pH=12、温度30℃,1-氨基蒽醌废水COD去除率达到85.1%,脱色率达到96.5%。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测试表明,经过处理的1-氨基蒽醌废水未产生其他二次污染物。     

蒽醌-2-磺酸盐强化电辅助微生物体系对偶氮染料的脱色效果

为了提高微生物对偶氮染料的降解效率,将电辅助引入微生物还原降解过程,对比研究了EAMS（电辅助微生物体系）、ECS（电化学体系）和MS（微生物体系）对偶氮染料活性艳红X-3B的降解效果,并考察了不同摩尔浓度的AQS（蒽醌-2-磺酸盐）对电微生物体系降解染料的强化作用.结果表明:反应24 h时,EAMS对活性艳红X-3B的去除率达到99.8%,比MS（去除率为61.9%）和ECS（去除率为27.1%）二者之和还要大10.8%;EAMS对活性艳红X-3B的降解过程符合一级反应动力学特征.当c（AQS）为0.050 mmol/L时,降解最快,一级动力学常数为1.962 h-1,是未添加AQS（0.2644 h-1）的7.42倍.加入AQS后,体系中电流升高,说明AQS加快了降解过程中电子传递速率.研究显示,AQS的加入实现了电极-远离电极的微生物-染料之间多相反应界面远程电子传递过程,使整个体系的微生物都可以快速发挥作用,达到强化降解偶氮染料.      

培养方式、外源物对混合菌群DDMY2脱色蒽醌染料RB19的影响

为寻找最佳培养条件及外源物强化蒽醌染料活性艳蓝19(RB19)的微生物脱色效果,同时探究最适外源物对微生物功能酶活性及群落结构的影响,以揭示其微观作用机制,以经茶叶渣驯化而来的混合菌群DDMY2为作用微生物,将其置于不同培养方式、不同外源物条件下(复合激活剂、不同氮源、碳源等)与RB19作用,并计算脱色率.通过酶活检测、高通量测序方法,研究在菌群DDMY2对RB19脱色过程中,复合激活剂A(Activator,A)对DDMY2主要功能酶活性和菌群结构的影响.结果表明,微氧条件下菌群DDMY2对RB19(200 mg/L)在72 h的脱色率达到80.25％,比富氧条件高36.37％.加入复合激活剂A能够有效提高脱色效率,且在初期促进作用明显,样品"DDMY2+A"在24 h的脱色率较样品DDMY2高出9.38％.酵母提取物为最佳外加氮源,而外加碳源对染料脱色效率无明显提升效果.同时,Mn2+和氧化还原介体ABTS(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)与复合激活剂A联用可使脱色效率进一步提升约5.41％.RB19的脱色效率与菌群胞外偶氮还原酶、醌还原酶活性有关,加入复合激活剂A可显著提高细菌胞外偶氮还原酶活性.高通量测序结果显示,与未加复合激活剂A的混合菌群DDMY2相比,加入复合激活剂A对混合菌群DDMY2群落结构有明显地影响,可使得肠杆菌属、产碱菌属等功能微生物更好地进行富集.因此适合的外源物(如酵母提取物、Mn2+和氧化还原介体ABTS、复合激活剂A等)能够显著提升菌群DDMY2对RB19的脱色效率,其微观作用机制主要是通过提高菌群功能酶活性及富集优势功能菌属以提高其脱色效率,为强化蒽醌染料微生物脱色效果提供新思路.     

蒽醌-2-磺酸钠促进Klebsiella oxytocaGS-4-08脱色产氢机制与产能分析

采用0~0.5 mmol·L~(-1)蒽醌-2-磺酸钠(AQS)研究其对Klebsiella oxytoca GS-4-08厌氧降解甲基橙(MO)的影响,对比细菌产氢、降解碳源及生成产物等情况,得出最佳浓度为0.1 mmol·L~(-1).在该浓度下,Klebsiella oxytoca GS-4-08可在10 h内完全脱色MO,25 h内降解蔗糖达到92%,同时产生0.117 mol·mol~(-1)乙醇和0.116 mol·mol~(-1)乙酸,2.25 mol·mol~(-1)氢气;将实验结果与已有研究进行对比,分析了AQS促进Klebsiella oxytoca GS-4-08厌氧脱色MO与产氢的机制.通过将细菌降解过程中的物质转换为COD进行对比,对降解过程中电子转移进行了分析,得到0.1 mmol·L~(-1)AQS浓度时电子得率最高,其为87.98%;并将细菌降解过程中的能源转换进行对比,得到0.1 mmol·L~(-1)AQS浓度时能源产量最高,其为802 k J·mol~(-1);同时得出Klebsiella oxytoca GS-4-08发酵过程可产生两种以上生物燃料,表明了其在工业生产应用上的前景.     

氧化还原介体调控亚硝酸盐反硝化特性研究

采用实验室驯化的亚硝酸盐反硝化菌群作为菌种,优化亚硝酸盐降解条件,探究在氧化还原介体蒽醌-2-磺酸钠(AQS)存在条件下亚硝酸盐反硝化的特性.结果表明,反硝化菌群降解亚硝酸盐的最适条件为:温度35℃,pH为8,丁二酸钠为碳源,碳氮比4∶1,初始亚硝酸盐浓度100 mg.L-1;AQS的最佳投加量为0.16 mmol.L-1,介体调控的反硝化体系氧化还原电位略有降低,维持在-400～-500 mV之间,pH随亚硝酸盐降解速率增加而增大,最终稳定到9～10之间;通过分析反硝化中间代谢产物,推测AQS在亚硝酸盐反硝化过程中不仅起到辅酶CoQ的作用而且加速了细胞色素传递电子的全过程.本研究可为氧化还原介体调控亚硝酸盐反硝化实际应用提供理论基础和优化参数.     

隔膜槽中ACF电极成对电解脱色活性艳蓝KN-R

同时以活性炭纤维(ACF)为阳极和阴极,在隔膜电解槽中研究了不同电流密度下蒽醌染料活性艳蓝KN-R的电化学脱色.考察了ACF阳极和ACF阴极各自对染料的脱色性能.结果表明,当电流密度为1.0～1.5 mA/cm2时,电解槽中发生阳极电氧化和阴极电还原同时进行的成对电解脱色.在ACF电极上,活性艳蓝KN-R的电氧化脱色比电还原脱色容易进行,1.0 mA/cm2时,阴阳两极室脱色率分别为69%和93%,而1.5 mA/cm2时,阳极室脱色率保持在93%,阴极室脱色率达到79%.     

聚苯胺/蒽醌修饰碳毡作为阴极在电芬顿中的应用

通过电化学的方法制备了经2-蒽醌磺酸钠(AQS)和聚苯胺(PANI)修饰的碳毡(CF)电极,探究其作为阴极应用于电芬顿系统中降解有机污染物的特征和影响因素及电化学稳定性.实验结果表明:经AQS/PANI修饰后碳毡阴极的电子转移内阻显著降低,仅为未修饰碳毡电极的0.21%,电化学活性显著提高.相同实验条件下修饰后的电极产过氧化氢的量约是未修饰电极的10倍.在阴极电位为-0.5 V,pH值为2以及Fe²⁺浓度为0.1 mmol·L^-1的条件下,60 min内罗丹明B的降解率可达96.46%.而在同样的实验条件下,CF、AQS/CF和PANI/CF分别作为阴极时,电芬顿体系对于罗丹明B的降解率分别为24.57%、64.29%和72.97%,均低于AQS/PANI/CF阴极.在此基础上,进一步开展自由基的淬灭实验和EPR实验,结果表明经AQS/PANI修饰后的碳毡阴极可有效催化还原分子氧产生超氧自由基,超氧自由基进一步转化为芬顿反应过程中所需的过氧化氢.     

活性艳蓝KN-R在ACF电极上成对电解脱色的影响因素

分别以活性炭纤维（ACF）为阳极和阴极，在无隔膜电解槽中研究了利用成对电解降解蒽醌染料活性艳蓝KN-R脱色过程的影响因素。考察了染料初始浓度、支持电解质Na2SO4、pH及温度诸条件对脱色性能的作用。结果表明：适当增加染料初始浓度和支持电解质浓度，酸性和中性条件以及适中的温度均对成对电解脱色性能有利。当染料初始浓度为251mg／L，在合适的处理条件下，脱色率达到95％，脱除单位质量染料电耗仅为1．22kWh／kg染料。     

蒽醌和十二烷基苯磺酸钠胁迫对鲈鱼DNA损伤的RAPD分析

从40条随机引物筛选出6条，对暴露于蒽醌（0．0195mol／L）和十二烷基苯磺酸钠（100mg／L）海水溶液的鲈鱼基因组DNA进行RAPD扩增反应，检测DNA受损情况．实验结果显示，在蒽醌暴露实验中，引物OPA-03检测到鲈鱼在污染7d时的血液和肝脏DNA受到损伤，扩增结果缺失片段大小约为0．9kb特征带．在十二烷基苯磺酸钠污染实验中，不论是作用于鲈鱼个体，还是直接污染其DNA，用所筛选出的6条引物扩增结果未发现对基因组DNA造成损伤，图3表1参22