羥肟酸類捕收劑生物降解性能研究.pdf

1、羥肟酸是一種新型浮選捕收劑，在礦物浮選中的應(yīng)用日益廣泛，具有一定的毒性，能造成水體富營養(yǎng)化，目前關(guān)于此類化合物的生物降解性研究并不多見，因此研究羥肟酸類捕收劑的生物降解性對(duì)于指導(dǎo)選礦廢水的處理具有一定的意義。
　　 本研究選取了四種典型羥肟酸類捕收劑-苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和H205(2-羥基-3-萘甲羥肟酸)作為研究對(duì)象，采用BOD5/CODCr法、振蕩培養(yǎng)法、高錳酸鉀指數(shù)法、改良斯特姆法四種評(píng)價(jià)方法對(duì)

2、上述四種羥肟酸類捕收劑的生物降解性進(jìn)行了系統(tǒng)性評(píng)價(jià)，并建立了降解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，比較了其在單基質(zhì)條件下以及添加碳源和氮源作為共基質(zhì)條件下的生物降解特性。研究了羥肟酸類捕收劑的定量結(jié)構(gòu)-生物降解性能關(guān)系(QSBR)模型，初步探討了羥肟酸類捕收劑的生物降解機(jī)理。
　　 本論文通過實(shí)驗(yàn)研究得出了以下主要結(jié)論：
　　 (1)在BOD5/CODCr比值法實(shí)驗(yàn)中，濃度為30 mg/L的苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺

3、的BOD5/CODCr比值分別為：0.35、0.33、0.32，三種羥肟酸的比值都大于0.3，可歸為可生物降解有機(jī)物，H205的BOD5/CODCr比值為0.09，為難降解有機(jī)物。
　　 振蕩培養(yǎng)法實(shí)驗(yàn)中，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺能較快的降解，H205的降解進(jìn)行緩慢，四種羥肟酸的降解滿足一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，四種羥肟酸的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程分別為：C=29.32e-0.7717t、C=30.38e-0.6415t、C=

4、29.61e-0.5413t以及C=29.85e-0.1012t。
　　 在高錳酸鉀指數(shù)法實(shí)驗(yàn)中，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸以及N-羥基鄰苯二甲酰亞胺第8 d的降解率分別為58.78％、54.37％、50.36％，均大于30％，第20 d的降解率分別為83.35％、80.88％、79.68％，均大于60％，這三種物質(zhì)為易降解有機(jī)物；H205第20d的降解率為27.52％，小于30％，因此H205為較難降解類有機(jī)物。參比油酸鈉第4 d

5、的降解率達(dá)100％，表明實(shí)驗(yàn)有效。
　　 在改良斯特姆法實(shí)驗(yàn)中，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸和N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和H20528d最終降解率分別為75.09％、72.97％、70.21％、-22.62％，IB值分別為199.37、189.46、187.40、72.06，前三種有機(jī)物為可降解有機(jī)物，H205為難降解有機(jī)物。
　　 綜合四種評(píng)價(jià)方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可初步判斷：苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺屬于易降解類有

6、機(jī)物，而H205屬于難降解類有機(jī)物。
　　 (2)四種羥肟酸類捕收劑在單基質(zhì)條件下的降解性較差，其生物降解過程都滿足一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，活性污泥中的微生物沒有被底物飽和，增加羥肟酸初始濃度時(shí)其生物降解速率會(huì)增加。
　　 在添加碳源和氮源的條件下對(duì)羥肟酸類捕收劑進(jìn)行生物降解，實(shí)驗(yàn)表明，在同時(shí)添加葡萄糖和蛋白胨作為共基質(zhì)條件下，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺以及H205的最終降解率分別由單基質(zhì)條件下的63.77％

7、、62.31％、60.58％、36.84％增大到99.26％、99.03％、98.17％、53.87％，共代謝是提高羥肟酸類捕收劑生物降解性的一個(gè)有效方法。
　　 (3)建立了羥肟酸類捕收劑的定量結(jié)構(gòu)-初級(jí)生物降解性能關(guān)系(QSBR)pri模型：k=2.4083+0.1471EHOMO-0.4703Clog P(R2=0.9530)；定量結(jié)構(gòu)-最終生物降解性能關(guān)系(QSBR)ult模型為：PCD=0.9704-0.0757 EH

8、OMO-0.9628CLogP，R2=0.9022，得出羥肟酸類捕收劑的生物降解性主要受電性參數(shù)EHOMO和疏水性參數(shù)CLogP的影響。
　　 (4)通過紫外光譜和紅外光譜分析，初步判斷羥肟酸類捕收劑降解的可能途徑是在微生物作用下苯環(huán)先生成了苯酚后再生成鄰苯二酚，鄰苯二酚進(jìn)一步被降解導(dǎo)致苯環(huán)斷裂，可能生成羧酸、帶羥基或羧基的醛，繼續(xù)被降解生成己二烯二酸或者2-羥基己二烯二酸，這些物質(zhì)在微生物作用下最終氧化產(chǎn)物為CO2、H2O。<

9、br>　　 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及意義：
　　 (1)采用了四種不同的有機(jī)物生物降解性評(píng)價(jià)方法對(duì)羥肟酸類捕收劑的生物降解性進(jìn)行了系統(tǒng)性評(píng)價(jià)，四種評(píng)價(jià)方法相互補(bǔ)充，避免了單一評(píng)價(jià)方法自身的局限性，為含羥肟酸類捕收劑的選礦廢水的處理提供了科學(xué)依據(jù)。
　　 (2)研究了四種羥肟酸類捕收劑分別在單基質(zhì)條件下以及共基質(zhì)條件下的生物降解性，發(fā)現(xiàn)添加碳源、氮源能縮短羥肟酸類捕收劑的降解反應(yīng)時(shí)間，提高降解率，尤其是對(duì)難降解羥肟酸類捕收劑