光引发藻液形成活性氧及降解诺氟沙星

发布时间：2017-10-17 20:35

  本文关键词：光引发藻液形成活性氧及降解诺氟沙星

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【摘要】：藻在光辐射下经系列反应可导致活性氧的形成,因此可将藻类光化学形成的活性氧降解水中有机污染物。但是,典型活性氧(如·OH、1O2)在含藻水中的形成特性和机制还尚不清晰。这部分研究内容的缺失,不利于对藻类光化学降解有机污染物的整体认识和机理的探究与实际运行的调控。本文选用淡水中常见的三种藻(小球藻、柱孢鱼腥藻、铜绿微囊藻)作为研究对象,探讨了光引发藻形成·OH和1O2特性,并对光引发藻类降解诺氟沙星效能及降解路径进行初步分析。主要工作和结论如下:1.研究了光引发藻形成·OH多因子的影响机制。结果表明,紫外光引发三种藻液可以产生大量的?OH,pH值6-7宜作为光引发藻产生·OH氧化降解有机物较佳pH值,光照强度越大产生?OH增多,最适宜温度为25 oC,热预处理不利于·OH的产生,超声处理有利于·OH产生量增加。单种藻悬浮液产生·OH的量小于两种藻混合液且小于三种藻混合液,光引发微藻悬浮液产生·OH过程中伴随着一定量H+的消耗,pH会随着·OH产生逐渐增加。2.研究了光引发藻形成1O2多因子的影响机制。结果表明,微藻水溶液暗处环境下不形成1O2,自然光环境下可形成少量1O2,紫外光环境下可光化学形成大量的1O2。光照强度增加有利于微藻液中1O2的形成。1O2的形成量在一定范围内与藻细胞数量呈正相关性。适宜反应温度为25 oC,pH为7时1O2形成量处于较高水平。热预处理微藻液不利于1O2的形成,其形成量处于低位水平。超声处理利于1O2的形成。三种藻及混合藻浓度与1O2形成起始速率的动力学模型符合幂函数关系,动力学模型分别为:v0=0.03337 Calgae0.1183(小球藻)、v0=0.02005 Calgae0.1456(铜绿微囊藻)、v0=0.06224 Calgae0.1112(鱼腥藻)和v0=0.03131 Calgae0.1318(混合藻)。3.研究了典型活性氧形成路径。结果表明,光引发藻产生活性氧与藻细胞中的色素(叶绿素和类胡萝卜素)具有一定的关联性,色素含量的高低影响着活性氧产生量。热处理后的藻细胞理化结构存在明显变化,活性自由基产生量降低。藻细胞分泌物含有糖类(葡萄糖、木糖、阿拉伯糖)和小分子酸类(柠檬酸、苹果酸、乳酸)。微藻液中光化学形成1O2路径包括藻细胞中Chl、细胞分泌物DOM以及藻细胞中P经系列反应产生,·OH形成路径则主要包括光合作用色素Chl和胞外分泌物DOM经系列反应产生。4.研究了光引发藻降解诺氟沙星的效能和多因子机制。结果表明,弱酸性或中性、25 oC为藻类适宜生存环境,最有利于诺氟沙星的光降解,22 W紫外灯照射反应60 min后,三种藻液中诺氟沙星的降解率分别约为30.99%、23.78%、19.01%。含藻液中诺氟沙星主要降解路径为光化学降解,即紫外光辐射下藻液形成具有强氧化性的活性自由基,最终氧化降解诺氟沙星。
【关键词】：光辐射 淡水藻 典型活性氧 诺氟沙星 光降解
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X173;X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 水污染控制方法9-12
• 1.1.1 物理法9-10
• 1.1.2 化学法10-11
• 1.1.3 生化法11-12
• 1.2 藻在水污染控制中应用12-16
• 1.2.1 藻的概述12-13
• 1.2.2 藻类在水处理中的作用13-14
• 1.2.3 藻类生物技术的应用14-16
• 1.3 藻类的光化学行为16-18
• 1.3.1 过氧化氢16-17
• 1.3.2 单线态氧17
• 1.3.3 超氧阴离子17
• 1.3.4 羟自由基17-18
• 1.4 藻类光化学转化污染物的研究进展18-20
• 1.4.1 藻类光化学转化有机污染物18-19
• 1.4.2 藻类光化学转化重金属19-20
• 1.4.3 藻类光化学转化污染物存在的问题20
• 1.5 研究目的和内容20-22
• 1.5.1 研究目的和意义20
• 1.5.2 研究内容20-22
• 第二章 光引发微藻悬浮液产生羟自由基22-39
• 2.1 引言22
• 2.2 材料与方法22-23
• 2.2.1 试剂22
• 2.2.2 仪器22-23
• 2.3 实验方法23-24
• 2.3.1 培养基配制23-24
• 2.3.2 藻的培养与预处理24
• 2.4 分析方法24-26
• 2.4.1 ·OH的分析24-25
• 2.4.2 苯酚标曲25-26
• 2.4.3 取样分析26
• 2.5 单一藻液产生·OH26-33
• 2.5.1 ·OH形成初探26-27
• 2.5.2 藻浓度的影响27-28
• 2.5.3 pH的影响28-30
• 2.5.4 光照强度的影响30-31
• 2.5.5 温度的影响31-32
• 2.5.6 预处理的影响32-33
• 2.6 混合藻液产生·OH33-38
• 2.6.1 混合藻液形成·OH初探33-34
• 2.6.2 混合藻液浓度的影响34-35
• 2.6.3 混合藻液pH的影响35-36
• 2.6.4 混合藻液温度的影响36-37
• 2.6.5 混合藻液预处理的影响37-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 微藻液中光化学形成单线态氧的特性39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 材料与方法39-41
• 3.2.1 材料设备39
• 3.2.2 藻类培养39
• 3.2.3 ~1O_2的分析39-41
• 3.3 微藻液形成 ~1O_241-47
• 3.3.1 ~1O_2的形成初步分析41-42
• 3.3.2 光照强度的影响42-43
• 3.3.3 藻浓度和温度的影响43-45
• 3.3.4 pH的影响45
• 3.3.5 预处理的影响45-47
• 3.4 ~1O_2的形成初始速率47-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 典型活性氧形成路径的初步分析51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 材料与方法51-53
• 4.2.1 材料设备51-52
• 4.2.2 藻类培养52
• 4.2.3 色素的分析52
• 4.2.4 傅立叶红外分析52
• 4.2.5 离子色谱分析52
• 4.2.6 高效液相色谱分析52-53
• 4.3 活性氧与色素的关联性53-54
• 4.4 藻细胞红外分析54-56
• 4.5 藻分泌物红外分析56-57
• 4.6 藻分泌物主要组分分析57-59
• 4.6.1 糖类定性分析57-58
• 4.6.2 小分子酸定性分析58-59
• 4.7 活性氧形成路径分析59-60
• 4.7.1 ~1O_2形成路径59-60
• 4.7.2 ·OH形成路径60
• 4.8 本章小结60-61
• 第五章 含藻水中诺氟沙星的光降解61-72
• 5.1 引言61
• 5.2 材料和方法61-62
• 5.2.1 材料与仪器61
• 5.2.2 实验方法61-62
• 5.2.3 分析方法62
• 5.3 含藻水中诺氟沙星光降解62-71
• 5.3.1 诺氟沙星光降解初步研究62-64
• 5.3.2 藻浓度的影响64-65
• 5.3.3 pH的影响65-66
• 5.3.4 温度的影响66-67
• 5.3.5 光照强度的影响67-68
• 5.3.6 藻预处理的影响68-70
• 5.3.7 诺氟沙星初始浓度的影响70-71
• 5.4 含藻水中诺氟沙星降解路径初步分析71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-80
• 附录：作者在攻读硕士期间发表的论文80

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本文编号：1050912