氟苯酚好氧生物降解性能及其降解机理的研究

摘要

该文详细地研究了邻氟苯酚、间氟苯酚和对氟苯酚三种有机物在单基质条件下好氧生物降解性能,对三种氟苯酚好氧生物降解性能进行了系统的归类和评价;探讨了影响氟苯酚好氧生物降解性能的外界环境因素;研究了易降解有机物对氟苯酚好氧生物降解性能的影响;提出贡献因子的概念,对氟苯酚共存时的相互作用进行了较系统的分析;利用色质联机和高效液相色谱技术深入地研究了三种氟苯酚好氧生物降解机理;详细分析了氟苯酚好氧生物降解性能与结构的关系;在理论研究的基础上,用曝气生物滤池工艺处理含氟苯酚废水,为该类废水治理提供依据.上述研究表明:(1)三种氟苯酚都可作为微生物的碳源和能源;好氧生物降解性能对氟苯酚>间氟苯酚>邻氟苯酚;(2)随着温度升高,三种氟苯酚好氧生物降解性能增加,降解速率常数与温度之间的关系符合阿仑尼乌斯方程;pH在7.5到6.0范围内随着pH降低,三种氟苯酚好氧生物降解性能增加;随着摇床转速提高,三种氟苯酚好氧生物降解速率增加;添加0.5mg/L铁盐可以有效地提高三种氟苯酚好氧生物降解速率;(3)添加外加碳源可以提高氟苯酚好氧生物降解性能,但并非添加的越多降解性能越好.添加葡萄糖50mg/L时氟苯酚好氧生物降解性能最好;添加75mg/L苯酚时氟苯酚好氧生物降解性能最好,若添加苯酚浓度大于75mg/L,将对氟苯酚好氧生物降解产生竞争性抑制;(4)每种氟苯酚驯化污泥都可降解其它氟苯酚;当氟苯酚两两共存时,它们之间存在竞争性抑制;(5)三种氟苯酚好氧生物降解均先环断裂再脱氟,其中间产物氟邻苯二酚邻位开环降解;(6)降解性能与化学结构定量关系(QSBR)研究表明疏水参数与氟苯酚好氧生物降解性能的相关性最好,说明跨膜过程是氟苯酚好氧生物降解的限速步骤;(7)曝气生物滤池(BAF)处理含氟苯酚废水最佳工艺参数:气水比6:1,水力负荷0.58m3/(m2.h),pH范围5.5-8.5,氟苯酚平均去除率达98％;BAF去除氟苯酚反应遵循一级反应动力学,动力学常数K为2.2834h-1.

目录

文摘

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第一章氟代有机物的环境影响及其降解性能研究概况

1.1环境中氟代有机物的来源

1.1.1氟代有机物的自然生成

1.1.2氟代有机物的人为排放

1.2人工合成氟代有机物的分类及其性能

1.2.1氯氟碳化合物

1.2.2氟农药

1.2.3氟医药

1.2.4氟表面活性剂

1.2.5含氟材料

1.2.6氟惰性液体

1.2.7氟染料

1.2.8含氟中间体

1.3氟代有机物的环境行为

1.3.1氟代有机物的溶解性

1.3.2氟代有机物的挥发性

1.3.3氟代有机物的残留

1.4氟代有机物的环境毒性

1.4.1氟代脂肪烃的环境毒性

1.4.2氟代芳香烃的环境毒性

1.4.3含氟高分子热解产物的毒性

1.5氟代有机物的生物脱氟作用

1.5.1氟代有机物的生物脱氟途径

1.5.2氟代有机物的生物降解性能

1.6氯代芳香化合物的脱氯机制

1.6.1氧化脱氯机制

1.6.2还原脱氯机制

1.7有机物生物降解性能研究

1.7.1有机物生物降解性能研究的重要意义

1.7.2生物降解性能的含义

1.7.3有机物好氧生物降解性能的测试方法

1.7.4影响有机物生物降解性能的因素

1.8本课题研究的意义和内容：

1.8.1本课题研究的意义

1.8.2本课题研究的内容

第二章单基质条件下氟苯酚好氧生物降解性能的研究

2.1污泥驯化

2.1.1实验材料

2.1.2分析方法

2.1.3污泥驯化装置

2.1.4污泥驯化步骤

2.2用生物氧化率来评价三种氟苯酚好氧生物降解性能

2.2.1实验仪器及分析方法

2.2.2生物氧化率作为判别有机物好氧生物降解性能指标的理论基础

2.2.3实验步骤

2.2.4实验结果与讨论

2.3用生物降解动力学常数来评价三种氟苯酚好氧生物降解性能

2.3.1实验仪器及分析方法

2.3.2生物降解动力学

2.3.3实验步骤

2.3.4实验结果与讨论

2.4用受试物去除率来评价三种氟苯酚好氧生物降解性能

2.4.1实验仪器及分析方法

2.4.2实验步骤

2.4.3实验结果与讨论

2.5紫外吸收光谱法定性氟苯酚好氧生物降解性能

2.5.1实验仪器及方法

2.5.2实验步骤

2.5.3实验结果与讨论

2.6小结

第三章不同环境条件下氟苯酚好氧生物降解性能的研究

3.1温度对氟苯酚好氧生物降解性能的影响

3.1.1实验仪器及分析方法

3.1.2实验步骤

3.1.3实验结果与讨论

3.2 pH对氟苯酚好氧生物降解性能的影响

3.2.1实验仪器及分析方法

3.2.2实验步骤

3.2.3实验结果与讨论

3.3摇床转速对氟苯酚好氧生物降解性能的影响

3.3.1实验仪器及分析方法

3.3.2实验步骤

3.3.3实验结果与讨论

3.4铁盐对氟苯酚好氧生物降解性能的影响

3.4.1实验仪器及分析方法

3.4.2实验步骤

3.4.3实验结果与讨论

3.5小结

第四章共基质条件下氟苯酚好氧生物降解性能的研究

4.1概述

4.2添加葡萄糖对氟苯酚好氧生物降解性能的影响

4.2.1添加葡萄糖对氟苯酚生物氧化率的影响

4.2.2添加葡萄糖对氟苯酚去除率的影响

4.3添加苯酚对氟苯酚好氧生物降解性能的影响

4.3.1添加苯酚对氟苯酚生物氧化率的影响

4.3.2添加苯酚对氟苯酚去除率的影响

4.4每种氟苯酚在其它氟苯酚驯化污泥作用下的降解性能研究

4.4.1实验仪器及方法

4.4.2实验结果与讨论

4.5氟苯酚共存时生物降解性能研究

4.5.1实验原理

4.5.2实验方法

4.5.3实验结果与讨论

4.6 小结

第五章氟苯酚好氧生物降解机理的研究

5.1实验方法与材料

5.1.1色质联机的实验方法与材料

5.1.2高效液相色谱的实验方法与材料

5.1.3 3-氟邻苯二酚分光光度测试法

5.1.4儿茶酚1，2-双加氧酶和儿茶酚2，3-双加氧酶测试方法

5.2实验结果与讨论

5.2.1间氟苯酚先开环再脱氟的证据

5.2.2间氟苯酚邻位开环的证据

5.2.3邻氟苯酚好氧生物降解机理

5.2.4对氟苯酚好氧生物降解机理

5.3小结

第六章氟苯酚好氧生物降解性能与化学结构之间关系的研究

6.1概述

6.2研究生物降解性能与化学结构之间关系的方法

6.2.1基团贡献法

6.2.2线性自由能相关法(LFER)

6.2.3分子连接性指数法(Molecular Connectivity lndex)

6.2.4人工神经网络法(Artificial Neural Networks)

6.2.5机制分析

6.2.6专家系统(Expert System)

6.3化学结构描述符

6.3.1疏水性参数

6.3.2电性参数

6.3.3空间参数

6.4结果与讨论

6.4.1氟苯酚好氧生物降解定性结构-活性关系

6.4.2氟苯酚好氧生物降解定量结构-活性关系

6.5 小结

第七章曝气生物滤池工艺处理含氟苯酚废水的研究

7.1处理工艺选择

7.1.1含有机氟废水处理概况

7.1.2曝气生物滤池工艺原理

7.1.3曝气生物滤池与常规处理工艺的特点比较

7.1.4曝气生物滤池工艺应用情况

7.2实验设备与实验材料

7.2.1曝气生物滤池实验装置

7.2.2实验用水

7.2.3分析方法

7.3实验装置的启动与运行

7.3.1装置启动

7.3.2装置运行

7.4运行参数对氟苯酚废水去除效果的影响

7.4.1汽水比的影响

7.4.2水力负荷的影响

7.4.3进水浓度的影响

7.4.4 pH的影响

7.4.5曝气生物滤池的生物相

7.5曝气生物滤池反应动力学

7.6小结

第八章结论与建议

8.1结论

8.2建议

参考文献

致谢

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