一株高效苯酚降解菌的性能研究及动力学分析

苯酚和酚类化合物是工业废水中的主要环境污染物,如焦化厂、炼油厂和石油化工厂等,去除工业废水中的酚类化合物对环境保护有极其重要的意义。通过富集驯化,从石化污水处理厂的活性污泥中筛选出一株产生物表面活性剂的高效苯酚降解菌。并对其进行了生理生化鉴定及降解性能的研究。实验结果表明,BPH-3菌为假单胞杆菌;菌株最佳的降解条件pH=7.0,温度为30℃,转速为150 r/min,最高耐盐度为3%,在接种量为5%,苯酚初始质量浓度为600 mg/L,菌株12 h内的降解率可达100%。     

碳纳米管对2-硝基苯酚和2,4-二氯苯酚的吸附特性研究

研究多壁碳纳米管对水中2-硝基苯酚和2,4-二氯苯酚的吸附规律.测定不同温度下两物质的吸附等温线,研究吸附的热力学特性和吸附机理.结果表明,碳纳米管对2-硝基苯酚和2,4-二氯苯酚具有良好的吸附效果,饱和吸附量分别达到24.54 mg/g和30.53mg/g.用Freundlich等温方程拟合碳纳米管对两种化合物的吸附,其线性相关系数均大于0.95;用Clapeyron-Clausius方程拟合吸附过程,两种物质的线性相关系数都达0.99.293～353 K时,碳纳米管对2-硝基苯酚吸附的△H、△G、△S分别为-7.74～-7.05 kJ·mol-1、-6.14～-4.80 kJ·mol-1、-8.33～-3.00 J·mol-1·K-1;对2.4-二氯苯酚吸附的△H、△G、△S分别为-24.75～-17.78 kJ·mol-1、-6.79～-6.22kJ·mol-1、-61.29～-32.75 J·mol-1·K-1.由于对酚分子π-π共轭作用的强弱不同.碳纳米管对2,4-二氯苯酚的吸附能力大于2-硝基苯酚.本文得到的碳纳米管吸附规律,为研究碳纳米管吸附含苯环类物质提供了参考.     

活化凹凸棒石对阳离子染料的脱色作用及其应用研究

活化凹凸棒石对三种阳离子染料有良好的脱色作用并符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温式;脱色率随ｐＨ增加而递增,但各染料有差别;吸附过程似可分为两个阶段并呈现一级及应动力学的特征。用它作主要组份的吸附剂对阳离子染料生产废水的处理效果良好,脱色率和ＣＯＤｃｒ去除率可分别达到８７．５％～９９．８％和４５．４％～７２．３％;再生处理简单且其效果基本不降低,为阳离子染料生产废水的综合治理提供了一种有效而廉价的新型预处理方法。     

悬浮泥沙对酚类化合物的吸附特性研究

研究了4种分别取自长江口和杭州湾的悬浮泥沙样品对苯酚、邻氯酚和2,4-二氯酚的吸附特性.结果表明,在12 h内可以达到对酚类化合物的吸附平衡,对苯酚的吸附量小,且不同样品间无显著差别,样品对酚类化合物吸附量随着酚类化合物氯化程度的提高而增大,与样品粒径分布、比表面积、有机物含量有关.在酚类化合物初始浓度＜2.0 mg/L时,样品对酚类化合物的等温吸附可以用Freundlich吸附等温式来表征,计算得到吸附常数Koc分别为622～1 410、3 287～3 707、6 444～8 787.挥发酚国家二级排放标准限定浓度为0.5 mg/L以下,此浓度下水体中悬浮泥沙能够有效吸附挥发酚,但高盐度不利于酚类化合物的吸附.     

一株苯酚降解菌的分离鉴定及响应面法优化其固定化

从太原市焦化厂废水活性污泥中分离、筛选出一株苯酚降解细菌,经生理生化反应和16S rRNA鉴定,该菌株为Diaphorobacter属细菌,命名为PD-07.代谢机制研究表明,苯酚可诱导该菌合成邻苯二酚2,3-加氧酶降解苯酚.为了提高该菌株对苯酚的降解率,以海藻酸钙为材料,对该菌株进行包埋固定化研究.首先采用Plackett–Burman实验设计筛选出影响固定化菌株苯酚降解率的关键因素,然后采用最陡爬坡实验逼近最大苯酚降解率响应区域.最后用Box–Behnken实验设计及响应面回归分析,应用二次方程对实验数据进行拟合得,拟合曲线与实验实测值相关性良好,最佳条件为海藻酸钠浓度3.83%(m/V)、CaCl20.3mol/L、菌胶比1:26.73、固定化时间2h、摇床转速180r/min、培养温度30℃、初始pH值7.2、液固比4.86:1,在此条件下苯酚降解率可达96.89%.     

两种电解体系对苯酚降解效果的对比

使用 Ti/IrO₂RuO<₂阳极、电还原氧气产生 H₂O₂的碳/聚四氟乙烯(C/PTFE)气体扩散阴极,分别在无隔膜与隔膜(隔膜材料为涤纶)电解体系中,研究了电化学催化氧化降解苯酚的效果.在无隔膜与隔膜2种电解体系中,电解80min后,H₂O₂的稳定浓度分别是5.6mg/L和8.5mg/L.2 种电解体系中苯酚的去除率均可达到 100%,但隔膜电解体系中 COD 去除率为 81.2%,无隔膜电解体系 COD 去除率为 71.7%.在 2 种电解体系中通过 HPLC 分析检测到中间产物为苯醌和一些短链的脂肪酸.对于阴、阳极降解苯酚的机理推测,2 种体系是相似的,但对隔膜电解体系,阴极室的碱性条件有利于氧的阴极还原生成 HO₂ ,并进一步形成 HO·和 O₂·自由基,从而对苯酚有较好的去除效果.     

Pd/C气体扩散电极用于电生成H2O2降解苯酚的研究

采用自制的Pd/C气体扩散阴极和Ti/IrO2/RuO2阳极,在无隔膜电解槽中对苯酚模拟废水降解效果及机制进行了研究,采用电子自旋共振法(ESR)对电解体系中产生的羟自由基(·OH)进行了检测.结果表明,在Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2 O2的生成(H2 O2的稳定浓度是7.5 mg/L),有利于·OH的产生.经电化学氧化处理120 min后,苯酚和COD的去除率分别达到97.2%和50%,表明在电催化氧化过程中苯酚被氧化生成了大量低分子量中间产物.废水的BOD5/COD值达到0.73是处理前的9.1倍,苯酚废水的可生化降解性通过电化学氧化处理后显著提高.在该电化学体系中苯酚的降解是在阳极直接、间接氧化及阴极产生的H2 O2、·OH的氧化共同作用下完成的.通过对紫外扫描光谱图的分析推断出苯酚在电解过程中有醌类物质生成;由GC-MS检测到了邻苯二酚、对苯二酚、苯醌等芳香族化合物和己二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、丙二酸、乙二酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

鄱阳湖流域水体和水产品中苯酚的暴露特征及人体健康风险评估

苯酚（phenol）被广泛应用于工业生产,在水环境中大量检出,具有皮肤灼伤、抑制中枢神经和肝脏损伤等健康毒性.调查了鄱阳湖水体和水产品中苯酚的暴露浓度,采用商值法和概率风险评估法,基于本土人群暴露参数评估苯酚对鄱阳湖流域成人的健康风险.分析结果表明,水体中苯酚浓度范围为ND~556.26 ng·L^-1,水产品中苯酚含量范围在11.98~255.51 μg·kg^-1.鄱阳湖湖区成人饮水健康风险值在3.80×10^-7~8.46×10^-5范围内,湖区南部河流聚集处及北部长江交汇处的成人饮水健康风险较高.成人通过食用鄱阳湖不同种类水产品产生的健康风险范围为2.65×10^-5~1.47×10^-4,食用黄颡鱼和鲶鱼产生的健康风险比其他种类水产品高一个数量级.通过Monte Carlo模拟评估苯酚的健康概率风险,并探讨鄱阳湖流域人群暴露参数敏感性.结果表明鄱阳湖流域成人饮水和水产品食用的95百分位健康风险值处于可接受水平,苯酚环境暴露浓度对健康风险值的影响最大.本研究结果可为鄱阳湖流域水环境中苯酚的风险管控提供参考.     

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.