羟基等自由基降解水源地饮用水中微囊藻毒素-LR和苯酚试验研究

摘要

蓝藻死亡后能产生几种对人体有害的毒素,最常见的是微囊藻毒素(microcystins,MC)。微囊藻毒素是一类环状七肽物质,它不仅对人类健康构成潜在危害,还能引起水源地水质突发性恶化,威胁城乡居民的饮用水安全。此外,各种工业污染物、化学品,如苯酚等,也会影响饮用水水质。
　　 高级氧化技术是以羟基等自由基作为主要氧化剂的氧化技术。羟基自由基(OH·)是具有极强氧化能力的氧化剂。它具有氧化还原电位高、反应速率常数大、反应时间短、无有毒有害残留等特点。采用强电离放电的方法能高效、快速的产生高浓度的羟基等自由基溶液。本文以微囊藻毒素-LR和苯酚为例,用强电离放电产生的羟基等自由基来降解它们,并用高效液相色谱法进行浓度的分析测定。主要研究内容如下:
　　 (1)随着蓝藻的污染日益严重,微囊藻毒素各相关领域的研究也大量展开,这就需要大量的微囊藻毒素纯品。本文以培养至对数生长期的铜绿微囊藻为原料提取微囊藻毒素,比较了不同溶剂对铜绿微囊藻中微囊藻毒素的提取效果,不同微囊藻毒素粗提液净化方法的净化效果,不同淋洗液淋洗效果和不同洗脱剂的洗脱效果,还优化了高效液相色谱分析时流动相的组成。结果表明,60％的甲醇溶液和80％的乙醇溶液有良好的提取效果,并且乙醇无毒、无腐蚀性,可以作为大规模安全提取微囊藻毒素的溶剂；通过调节pH至4可以有效去除微囊藻毒素粗提液中的藻胆蛋白等杂质。固相萃取提纯过程的要先梯度淋洗再用90％色谱纯甲醇洗脱。
　　 (2)为研究羟基等自由基降解微囊藻毒素-LR的效果,考察了微囊藻毒素-LR初始浓度、羟基比值浓度、温度及常见阴离子对降解率的影响。在其它条件不变的情况下,随着微囊藻毒素-LR浓度的增加降解率逐渐降低；随着羟基比值浓度的增加降解率逐渐增加。在常见的阴离子中,NO3-有利于微囊藻毒素的降解,CO32-阻碍微囊藻毒素的降解,SO42-和Cl-对降解速率的影响不明显。反应温度对降解率的影响非常小。
　　 (3)为研究羟基等自由基降解苯酚溶液的效果,考察了苯酚初始浓度、羟基比值浓度及温度对降解率的影响。在其它条件不变的情况下,随着微囊藻毒素-LR浓度的增加降解率逐渐降低；随着羟基比值浓度的增加降解率逐渐增加。反应温度对降解率的影响非常小。
　　 (4)为了确定羟基等自由基对1.5t／h微囊藻毒素-LR和苯酚溶液的处理效果,在羟基比值浓度、温度、微囊藻毒素-LR浓度或苯酚浓度一定的条件下,研究羟基等自由基对微囊藻毒素-LR和苯酚的处理效果随时间的变化。结果表明羟基等自由基对1.5t／h微囊藻毒素-LR溶液和苯酚溶液都有理想的处理效果。为今后羟基等自由基应急处理饮用水中微囊藻毒素或苯酚提供依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.1.1 背景

1.1.2 意义

1.2 微囊藻毒素的化学结构及产生机理

1.3 水中微囊藻毒素去除方法研究进展

1.3.1 物理法

1.3.2 生物法

1.3.3 化学法

1.3.4 高级氧化法

1.4 水中苯酚去除方法研究进展

1.4.1 物理法

1.4.2 生物法

1.4.3 高级氧化法

1.5 羟基等自由基产生方法存在问题

1.6 强电离放电产生羟基等自由基技术

1.6.1 化学反应过程

1.6.2 技术特点

1.7 论文的研究内容及技术路线

1.7.1 研究内容

1.7.2 技术路线

第2章 微囊藻毒素的提取与检测

2.1 试验仪器和试剂

2.1.1 试验仪器

2.1.2 试验试剂

2.2 铜绿微囊藻的培养

2.3 微囊藻毒素的提取方法

2.4 微囊藻毒素的高效液相色谱分析

2.5 试验结果及分析

2.5.1 提取剂的选择

2.5.2 粗提取液净化

2.5.3 提取液的提纯

2.5.4 液相色谱检测流动相的选择

2.6 实际水样分析

2.7本章小结

第3章 羟基等自由基降解饮用水的微囊藻毒素-LR

3.1 试验仪器和试剂

3.1.1 试验仪器

3.1.2 试验试剂

3.2 溶液的配制

3.3 羟基等自由基浓度的检测方法

3.4 单因素试验方法

3.5 单因素试验结果及分析

3.5.1 微囊藻毒素初始浓度对处理效果的影响

3.5.2 羟基比值浓度对处理效果的影响

3.5.3 常见阴离子对处理效果的影响

3.5.4 温度对处理效果的影响

3.6 正交试验

3.6.1 试验结果分析

3.6.2 确定因素主次顺序

3.7 1.5t/h微囊藻毒素-LR溶液试验研究

3.7.1 试验方法

3.7.2 试验结果及分析

3.8本章小结

第4章 羟基等自由基降饮用水中的苯酚

4.1 试验仪器和试剂

4.1.1 试验仪器

4.1.2 试验试剂

4.2 溶液的配制

4.3 苯酚检测方法

4.4 单因素试验方法

4.5 单因素试验结果及分析

4.5.1 苯酚初始浓度对处理效果的影响

4.5.2 羟基比值浓度对处理效果的影响

4.5.3 温度对处理效果的影响

4.6 正交试验

4.6.1 试验结果分析

4.6.2 确定因素主次顺序

4.7 1.5t/h苯酚溶液试验研究

4.7.1 试验方法

4.7.2 试验结果及分析

4.8本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 研究的创新点

5.3 展望与建议

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文