8-2氟調(diào)聚醇和全氟辛酸厭氧生物降解特性研究.pdf

1、本研究分別用8:2氟調(diào)聚醇（8:2FTOH）和全氟辛酸（PFOA）代表非全氟類(lèi)和全氟類(lèi)全氟烷基表面活性劑（PASs）。在探討8:2FTOH和PFOA厭氧生物還原降解的基礎(chǔ)上，研究影響8:2FTOH厭氧降解的環(huán)境因素，并對(duì)初始濃度為20mg/L的8:2FTOH厭氧降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。最后，通過(guò)液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（LC-MS/MS）定性定量分析8:2FTOH穩(wěn)態(tài)降解產(chǎn)物，逐步推導(dǎo)其厭氧還原降解機(jī)理。
　　厭氧生物還原降解特性研究結(jié)果表

2、明，盡管熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明 PFOA等全氟代PASs是可以被厭氧生物還原降解的，但是在本研究中并沒(méi)有證據(jù)證明其可降解性；8:2FTOH等多氟代PASs是可厭氧生物還原降解的，其降解機(jī)理研究結(jié)果表明，降解產(chǎn)物主要包括氟離子、PFOA、全氟庚酸（PFHpA）、全氟己酸（PFHxA）、全氟戊酸（PFPeA）、全氟丁酸（PFBA）、五氟丙酸（PFPrA）和三氟乙酸（TFA）等全氟羧酸（PFCAs）類(lèi)物質(zhì)以及8:2FTCA[F(CF2)8CH2C

3、OOH]、8:2FTUA[F(CF2)7CF=CHCOOH]、7:3acid[F(CF2)7CH2CH2COOH]、7:3Uacid[F(CF2)7CH=CHCOOH]、7:2sFTOH[F(CF2)7CH(OH)CH3]等中間降解產(chǎn)物。
　　8:2FTOH厭氧生物還原降解影響因素研究結(jié)果表明，溫度、初始pH值、葡萄糖、污泥濃度、維生素 B12（VB12）等均可以顯著影響8:2FTOH的厭氧生物還原降解。溫度的影響比較復(fù)雜，其最適

4、宜的降解溫度為50℃，其次為35℃，這均與高溫消化和中溫消化的最適溫度區(qū)間重合，結(jié)合相關(guān)研究成果，可以推斷8:2FTOH的厭氧生物還原降解可能是產(chǎn)酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌的協(xié)同代謝作用；初始pH值可顯著影響厭氧生物還原降解8:2FTOH，在偏堿性條件下，具有更高的厭氧生物還原降解性能。這可能是由于污泥厭氧發(fā)酵，使得pH值下降2~3個(gè)單位，而產(chǎn)甲烷細(xì)菌最適pH值范圍為6.6~7.5，因此當(dāng)初始pH值為偏堿性時(shí)，厭氧降解系統(tǒng)的pH值才滿(mǎn)足該要求，這也同

5、樣反映了8:2FTOH降解過(guò)程可能是產(chǎn)甲烷菌的協(xié)同代謝作用；此外，葡萄糖的投加可以促進(jìn)8:2FTOH的厭氧降解，這可能是由于葡萄糖的投加能提高產(chǎn)甲烷菌的活性，但過(guò)大的葡萄糖濃度會(huì)導(dǎo)致底物的濃度過(guò)高，在一定程度上抑制了產(chǎn)甲烷菌的共代謝作用，使得8:2FTOH的厭氧降解性能降低；在30mL培養(yǎng)體系下，當(dāng)污泥投加量為1~4g時(shí)，污泥投加量越少，8:2FTOH的厭氧降解效果最好。這可能是因?yàn)檫^(guò)高的微生物含量，會(huì)引起自身的競(jìng)爭(zhēng)抑制；投加VB12能

6、夠顯著影響8:2FTOH的厭氧生物還原降解性能，增加了氟離子和PFOA、PFBA等PFCAs的生成濃度，即VB12可以催化厭氧微生物還原降解多鹵代有機(jī)物，這可能是因?yàn)镻ASs中的碳氟鍵易受親核試劑進(jìn)攻，而VB12具有含鈷原子的咕啉環(huán)，其Co(I)是一種非常強(qiáng)的親核基團(tuán)，可以通過(guò)進(jìn)攻碳鹵鍵加速首個(gè)鹵素原子的脫除速率。
　　8:2FTOH厭氧降解動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，初始濃度為20mg/L的8:2FTOH，在厭氧反應(yīng)前期，符合假零級(jí)反應(yīng)