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《上海师范大学》 2015年
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内源电子供体加速喹啉生物降解与矿化

白琪  
【摘要】:喹啉是一种典型的含氮杂环化合物,其分子结构是由一个苯环和一个吡啶环耦合而成,是一种芳香族化合物。喹啉具有生物毒性,对动植物体会起到不同程度的毒害作用,如果进入人体,会导致“三致”——致畸、致癌、致突变作用。而随着喹啉这种化工原料的广泛使用,许多地区的土壤、地表水和地下水中都检测到了喹啉的存在。因此,对于含喹啉废水的处理方式的研究日益受到重视。目前,对含喹啉废水的处理技术主要有:物理化学法和生物法。单独用生物法降解喹啉时,微生物生长会受到抑制,影响降解效率。而单独使用紫外光解法能耗大,而且降解速率慢。本研究将紫外光解与生物降解分步耦合进行研究,使难以生物降解且对微生物有毒性的喹啉可以得到转化与降解,从而提高喹啉废水的处理效率。同时对喹啉光解中间产物进行分析,探索其加速喹啉生物降解的机理。研究结合一种折流式内循环生物膜反应器,通过反应器处理喹啉废水。实验结果如下:(1)喹啉在生物降解和紫外光解过程中会产生很多中间产物,本研究检测到的有:在喹啉生物降解过程中会产生2-羟基喹啉、乙二酸,在紫外光解过程中会产生乙二酸。(2)喹啉矿化的控制步骤是喹啉转化为2-羟基喹啉,在喹啉转化为2-羟基喹啉的过程中,COD缓慢下降,当喹啉完全转化为2-羟基喹啉时,COD会随着2-羟基喹啉的降解而迅速下降。(3)喹啉经过光解之后再进行生物降解时,喹啉的降解速率比直接生物降解的速率快。喹啉生物降解的加速是由于紫外光解后中间产物乙二酸的生成,乙二酸进一步分解能产生大量胞内电子载体,从而推动了喹啉生物转化的初始反应——单加氧反应,即喹啉转化为2-羟基喹啉的步骤。(4)喹啉紫外光解过程中会产生不止一种有机羧酸,乙二酸只是其中一种被检测到的,因此,在实验过程中会发现,紫外光解后进行生物降解的速率会比直接加入一定量的乙二酸的效果要好。因为紫外光解产生的羧酸会比直接加入乙二酸提供更多的电子载体。(5)紫外光解的时间不同,对喹啉生物降解产生的效果也不同。延长紫外光照时间产生的羧酸量会增加,从而更大程度地加速喹啉的生物降解。但实际应用时要考虑经济效率的影响。(6)新驯化好的喹啉活性污泥降解喹啉的速度快,喹啉大量转化为2-羟基喹啉,而新泥降解2-羟基喹啉的速度比较慢,因此会有大量2-羟基喹啉的积累,反应测得的2-羟基喹啉的浓度就高;反之,驯化后一段时间的活性污泥降解喹啉速度变慢了,喹啉转化为2-羟基喹啉的速度就很慢,再加上老泥降解2-羟基喹啉特别快,使得2-羟基喹啉一生成就被降解掉了,因此溶液中累积的少,测出来的浓度也就低了。
【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X703.1

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【参考文献】
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