Fenton试剂与黄孢原毛平革菌联合处理含双酚A底泥的研究

发布时间：2020-05-13 16:33

【摘要】：近年来,随着工业和农业的发展,河道底泥污染和由底泥导致的水体的二次污染受到越来越多的关注。双酚A是常见的环境内分泌干扰物,对人和其他生物体的生殖系统、神经系统和胚胎发育等都存在毒性和危害。因为其工业和生活上的应用之广,随着物质循环,有不少研究报道显示,中国多地水域中出现了双酚A。传统的方法虽也能去除水体中的双酚A,但各有其弊端。本研究通过采用一种新颖的方法对受双酚A污染的河道底泥进行处理,得到了较好的成效。该方法是将Fenton技术与添加黄孢原毛平革菌相结合。本研究主要内容如下:(1)传统的Fenton技术反应适宜在酸性条件下进行,本研究为了破除这一限制,加入β-环糊精(β-CD)来提高Fenton反应效率。首先对单独Fenton技术条件进行优化,在液态基质中进行。设定FeSO_4添加量,Fe~(2+)/H_2O_2、β-CD添加量为三个变量,进行优化实验。优化顺序按FeSO_4添加量、Fe~(2+)/H_2O_2、β-CD添加量进行。得到的三个变量的最佳值依次为:FeSO_4添加量(270 mmol/L):0.5 mL,Fe~(2+)/H_2O_2:1:4(v/v),β-CD添加量(13 mmol/L):1 mL。(2)Fenton技术(反应条件采用优化实验所得的最佳值)用于与黄孢原毛平革菌联合处理含双酚A的河道底泥。实验得出结论:经联合方法处理后的双酚A去除率是58.23%,明显高于单独采用Fenton技术处理的对照组和单独采用黄孢原毛平革菌处理后的对照组的双酚A的去除率,分别是14.48%和21.59%。小分子有机酸对体系中pH起直接影响作用。草酸浓度在第5~8天达到最高,与白腐真菌在这一阶段生长活跃有关,在末期,草酸、苹果酸、富马酸的浓度都下降到最低水平,与白腐真菌生长逐渐衰落有关。有无β-环糊精存在对双酚A去除率影响较大,这与β-环糊精作为螯合剂促进Fenton反应、作为生物活性物质促进白腐真菌的生长有关,进而提高底泥中双酚A的降解效果。(3)为了研究该联合方法对双酚A的降解率高于两个单一处理方法降解率的原因。在28天实验过程中,对pH、亚铁离子(Fe~(2+))浓度、过氧化氢(H_2O_2)浓度、三种有机酸浓度、木质素过氧化物酶(LiP)酶活、锰过氧化物酶(MnP)酶活进行了监测。分析结果表明:在该研究中,Fenton技术不是作为预处理或后处理而是有机的参与到联合降解双酚A的过程中。联合方法处理的效果优于单一方法处理。酶活性的变化、Fe~(2+)和小分子有机酸含量的变化显示了Fenton技术和黄孢原毛平革菌处理很可能存在协同作用。一方面,Fenton试剂的存在刺激了白腐真菌的生长,另一方面,黄孢原毛平革菌产生的有机酸和H_2O_2能够促进化学Fenton反应进行。在降解过程的初始,Fenton试剂对降解起主要作用,在后期,真菌对降解双酚A起主要作用。二者联合处理时存在一个生物化学Fenton反应的协同作用。此外,在β-CD存在的条件下,污染物的降解也高于没有β-CD存在时,可能是因为环糊精类物质能与亚铁离子、污染物形成三元螯合物,从而对污染物从底泥中的释放有促进作用,进而导致污染物降解率增加。本研究采用的联合处理方法,其反应条件比传统的Fenton技术更温和,反应时间比一般微生物降解污染物短,且能够有效去除污染物。该联合处理技术可为今后底泥中有机污染物的去除提供了一个新的思路。
【图文】：

双酚A,结构式

O2，相对分子质量为228，结构如图1.1所示。双酚A在常温下为白色针晶或片状粉，熔点150~155℃。能溶于碱、丙酮、甲醇、乙醇等有机溶剂，微溶于四氯化碳，难溶于水，其在水中溶解度为120~300mg/L。双酚A容易吸附于水体环境的沉积物中。双酚A详细的理化性质如表1.1所示。BPA图 1.1 双酚 A 的结构式

降解途径,双酚

Fenton 试剂与黄孢原毛平革菌联合处理含双酚 A 底泥的研究 A 废水受到了学者的关注。现在常用的化学氧化处理含双酚 A 废水催化氧化、电化学氧化以及臭氧氧化法。1）光催化氧化法17 年，郭婧[49]利用一种磷酸银/钙钛矿复合材料降解双酚 A，该光见光下进行。结果显示：LaCoO3的加入能提高复合材料光催化稳定料可以完全去除双酚 A，矿化率也可达到 70~80%。付川等人[50]用 TiO2材料光催化降解双酚 A，，研究结果表明：在电导率较小时，随的增大而升高，但较大时，双酚 A 的降解反而有所减少，该的降解过程符合一级动力学方程。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X752;X172

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