鐵錳礦石人工濕地對有機藥物的去除效果及機理研究.pdf

1、隨著人們對藥品的大量使用,水環(huán)境中有機藥物的污染問題也日益突出,對環(huán)境的影響引起了社會的普遍關(guān)注。人工濕地技術(shù)作為一項低能耗、環(huán)境友好型技術(shù),正越來越多地應(yīng)用到水處理領(lǐng)域。鐵錳礦石由于含有高價鐵錳元素,表現(xiàn)出一定的氧化性,在處理有機藥物廢水方面具有巨大潛能。厭氧條件下,細菌對金屬氧化物的異化還原作為重要的地球生物化學(xué)過程,也逐漸被應(yīng)用到環(huán)境中有機藥物的生物修復(fù)領(lǐng)域。本實驗將鐵錳礦石、異化金屬還原菌和人工濕地處理技術(shù)結(jié)合在一起,以卡馬西平

2、和雙氯芬酸作為有機藥物的代表,研究了有機藥物在鐵錳礦石濕地中的降解效果,探討了錳礦石濕地去除雙氯芬酸的機理,以期為有機藥物廢水的深度處理提供新的方法和理論指導(dǎo)。
　　本實驗研究了鐵錳礦石濕地、向鐵錳礦石濕地分別添加鐵錳氧化物(檸檬酸鐵和二氧化錳)、向鐵錳礦石濕地接種異化金屬還原菌Geobacter metallireducens、在進水中添加雙氯芬酸和向鐵錳礦石濕地接種異化金屬還原菌 Geobacter metallireduce

3、ns四個實驗階段對卡馬西平和雙氯芬酸的去除效果,并在實驗結(jié)束后,設(shè)置了階段四的對照實驗,研究了單純錳礦石對雙氯芬酸的去除效果,考察了錳礦石濕地去除雙氯芬酸的機理。
　　本實驗的主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　?、倏R西平為難降解有機藥物,鐵礦石濕地對卡馬西平的去除稍好于錳礦石濕地。四個實驗階段內(nèi)鐵礦石濕地對卡馬西平的平均去除率最高為9.72％,而錳礦石濕地僅為1.05％,且鐵礦石濕地對卡馬西平的去除中細菌所起的作用并不顯著,沿濕地深

4、度方向的每個區(qū)段對卡馬西平的去除都沒有顯著性差異。
　?、陔p氯芬酸相對卡馬西平較易被降解,且錳礦石濕地對雙氯芬酸的去除極顯著地大于鐵礦石濕地。在第四個實驗階段,錳礦石濕地對雙氯芬酸表現(xiàn)出一定的去除效果,平均去除率為23.56％,且其對雙氯芬酸的去除主要集中在距濕地底部0-420mm的區(qū)段,占整個去除率的84％,主要去除作用為細菌的異化金屬還原。
　?、坼i礦石濕地降解雙氯芬酸,主要生成了三種降解產(chǎn)物,分別是5-羥基雙氯芬酸、雙

5、氯芬酸-2,5-亞氨基琨和1,3-二氯苯,其中1,3-二氯苯為本實驗中新發(fā)現(xiàn)的降解產(chǎn)物,其毒性大于雙氯芬酸,易揮發(fā)到空氣中,對水生生物和人類具有較大的危害性,應(yīng)引起人們的關(guān)注。
　　④錳礦石濕地降解雙氯芬酸的機理是:雙氯芬酸首先吸附在錳礦石表面,在細菌的異化金屬還原作用下,位于氮原子對位的苯乙酸環(huán)被羥基化,生成了5-羥基雙氯芬酸,5-羥基雙氯芬酸的5-羥基官能團接著被氧化,與氮原子相連的氫發(fā)生脫氫反應(yīng),生成雙氯芬酸-2,5-亞氨基