外源電子供體在加速2,4,6-三氯酚生物降解中的作用.pdf

1、氯酚類化合物是一類具有毒性的有機(jī)污染物，此類物質(zhì)在農(nóng)藥、除草劑、防腐劑的生產(chǎn)等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。2,4,6-三氯酚(TCP)易在環(huán)境中殘留，因此帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，危害人類的健康。
　　目前治理該類污染物的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物法，其中生物降解方法因其具有經(jīng)濟(jì)、無二次污染等特點(diǎn)而引起更多的重視。2,4,6-三氯酚具有很強(qiáng)的毒性，不易被生物降解，因此，單獨(dú)的生物降解三氯酚也有一定的局限性。已有研究表明，通過添加易降解的有

2、機(jī)物，利用共基質(zhì)作用來促使難降解有機(jī)物的降解速率得到提高。
　　2,4,6-三氯酚屬于難以生物降解的有機(jī)物，但是通過添加一些外加電子供體可以加速其生物降解的速率。本實(shí)驗(yàn)通過甲酸、乙酸和苯酚作為外加電子供體添加到三氯酚溶液中，從而不同程度地提高 TCP的生物降解速率，并有效提高三氯酚的礦化程度。在一種折流式內(nèi)循環(huán)生物膜反應(yīng)器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為三氯酚的生物降解提供缺氧-好氧交替的反應(yīng)條件，加快其降解速率。同時(shí)對(duì)三氯酚生物降解的中間產(chǎn)物進(jìn)行

3、檢測(cè)，分析其生物降解的途徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　(1)全程好氧培養(yǎng)和缺氧-好氧交替培養(yǎng)的搖瓶實(shí)驗(yàn)中，混合溶液中的TCP降解菌均呈現(xiàn)不斷生長(zhǎng)的趨勢(shì)。經(jīng)過10小時(shí)后，三氯酚在缺氧-好氧交替情況下得到完全降解，而在全程好氧的情況下，三氯酚的去除率僅為63％。結(jié)果表明三氯酚在缺氧-好氧交替條件下的降解效果更好。
　　(2)由于乙酸含有更多的電子當(dāng)量數(shù)，因此乙酸對(duì)三氯酚生物降解的加速作用大于甲酸，外加相同的電子當(dāng)量數(shù)相同對(duì)提高降解速率

4、的作用基本相同。同樣加入1mM的甲酸和乙酸可以提高TCP生物降解速率66%和88%。這是因?yàn)橐宜岷械碾娮赢?dāng)量數(shù)是甲酸的4倍。加入不同量甲酸和乙酸的實(shí)驗(yàn)表明，加入0.25mM的乙酸加速TCP生物降解速率正好與加入1mM甲酸的效果相當(dāng)，加入0.5mM的乙酸加速TCP生物速率正好與加入2mM甲酸的效果相當(dāng)。這表明，電子數(shù)的加入對(duì)TCP的生物降解成正比。
　　(3)分別向三氯酚溶液中添加1mM的甲酸、乙酸和苯酚，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在加入量相

5、同時(shí)，乙酸對(duì)三氯酚生物降解的加速作用大于甲酸大于苯酚。雖然苯酚含有的電子當(dāng)量數(shù)大于甲酸和乙酸。通過苯酚與甲酸、乙酸對(duì)三氯酚生物降解的加速作用的比較得出，苯酚所提供的大部分電子當(dāng)量被用于其自身生物降解中的單加氧反應(yīng)和開環(huán)反應(yīng)中，僅有不足7%的電子當(dāng)量數(shù)被用于加速TCP的生物降解。
　　(4)對(duì)三氯酚代謝途徑的分析發(fā)現(xiàn)，TCP在生物降解過程中，需要進(jìn)行還原脫氯反應(yīng)，以及與分子氧和微生物細(xì)胞中的電子載體通過共基質(zhì)啟動(dòng)其初始的單加氧反應(yīng)從

6、而加速其降解速率，并在苯環(huán)上加入羥基–OH。
　　(5)添加甲酸、乙酸、苯酚的混合三氯酚模擬廢水中，混合溶液中COD的減少量高于單獨(dú)TCP溶液。說明外加有機(jī)物能夠不同程度地增加溶液中COD的去除率，即提高三氯酚在生物降解中的礦化程度。
　　(6)先紫外光照再生物降解的分步降解三氯酚比直接生物降解三氯酚的降解速率更高。推測(cè) TCP的光解過程中，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物對(duì)生物降解的抑制性較小，可作為外加電子供體存在于TCP生物降解過程中，

7、進(jìn)一步加速三氯酚的生物降解速率。該規(guī)律可以推廣在工業(yè)和其他實(shí)際廢水處理中運(yùn)用，從而提高含有TCP廢水的處理效率。
　　(7)運(yùn)用電子平衡的計(jì)算定量分析了外源和內(nèi)源電子供體對(duì)TCP和苯酚生物降解反應(yīng)的影響。易于生物降解的外源電子供體對(duì)加速 TCP和苯酚的生物降解，相比所生成的內(nèi)源電子供體如馬來酸半醛有更大的影響。
　　(8)折流式內(nèi)循環(huán)生物膜反應(yīng)器該反應(yīng)器的可為反應(yīng)提供缺氧-好氧交替的實(shí)驗(yàn)條件，有效提高了降解效率。為難降解有機(jī)