活性污泥吸附降解邻苯二甲酸酯类物质的试验研究

摘要

邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)是一类人工合成有机化合物，广泛应用于增塑剂和添加剂。PAEs能通过食物链在生物体内逐渐富集，具有致癌、致畸、破坏免疫和生殖功能等毒性。近年来，由于塑料制品的大量使用以及生活污水、工农业废水的大量排放，在诸多水体中都检测到PAEs的残留。以活性污泥法为主要工艺的污水厂的排放水是PAEs进入水体的主要途径。因此，研究活性污泥吸附降解PAEs的特性具有重要意义。
　　本论文选取邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二（2．乙基己基）酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)6种典型邻苯二甲酸酯类物质作为研究对象，进行了活性污泥的吸附降解实验研究，主要研究内容及结果如下:
　　探究了活性污泥降解PAEs的动力学特征分析以及活性污泥吸附PAEs机理的初步分析。试验研究主要内容及结论如下:
　　(1)建立了6种PAEs色谱及质谱分析条件。根据质谱特征碎片离子及相对保留时间进行双重定性，以峰面积-外标法定量，得到PAEs的标准曲线，6种PAEs的线性范围在1.0mg/L-8.0mg/L之间，相关系数均大于0.90，线性相关性较好，最低检出限介于0.003-0.008μg/L。
　　(2)进行了吸附时间、初始浓度、温度、pH值等环境条件对活性污泥吸附PAEs的影响研究。研究结果表明，活性污泥吸附PAEs开始15min时浓度迅速降低，在2h时基本达到吸附平衡;初始PAEs的浓度越高，活性污泥的吸附作用越强，但吸附平衡时间基本不变。活性污泥对6种PAEs的吸附量不同，DOP最大，DMP最小，初始PAEs的浓度值越大时，吸附结果越明显，PAEs正辛醇．水分配系数(Kow)高时，更容易被活性污泥的吸附。活性污泥吸附PAEs是一个放热过程，低温有利于吸附，高温有利于脱附，吸附的最适温度为25℃左右，且DMP、DEP的吸附过程受温度的影响较大。活性污泥对PAEs的吸附作性能:DOP＞DEHP＞DBP＞DEP＞DMP，分子量小、烷基支链少的PAEs更易溶于水中，不易被活性污泥吸附。偏酸性条件下活性抑制的活性污泥对PAEs的吸附效果较差，偏碱性时吸附效果好，pH值大于9.0后活性污泥对PAEs的吸附没有明显变化。
　　(3)进行了多种环境条件对活性污泥吸附PAEs的交互影响试验研究。研究结果表明，中性条件下盐度使活性污泥吸附PAEs的能力降低，酸性条件下盐度使活性污泥的吸附能力提高;细胞壁是否破碎对活性污泥在酸碱及盐度的条件下吸附效果影响不显著。
　　(4)活性污泥对DMP、DEP、DEHP、DBP、BBP的生物降解过程符合一级动力学特征，但活性污泥对这5种PAEs的吸附降解的程度不同，降解速率常数存在差异。活性污泥对DMP、DEP、DOP、DEHP的等温吸附过程符合Freundlich等温方程，25℃时吸附常数KF值:DOP＞DEHP＞DEP＞DMP。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 邻苯二甲酸酯类物质的危害

1．1．2 邻苯二甲酸酯类物质的来源

1．2 课题研究意义及研究内容

1．2．1 研究目的及意义

1．2．2 研究内容

1．3 技术路线

第二章 污水处理系统中邻苯二甲酸酯类物质的研究现状

2．1 邻苯二甲酸酯类物质的特点及作用机制

2．2 邻苯二甲酸酯类物质的国内外研究现状

2．2．1 国内邻苯二甲酸酯类物质的研究现状

2．2．2 国外邻苯二甲酸酯类物质的研究现状

2．3 邻苯二甲酸酯类物质检测技术的研究

2．3．1 水体中邻苯二甲酸酯类物质的前处理方法

2．3．2 污泥中邻苯二甲酸酯类物质的前处理方法

2．3．3 邻苯二甲酸酯类物质检测分析方法

2．4 邻苯二甲酸酯类物质控制技术研究

2．5 活性污泥吸附邻苯二甲酸酯类物质的机制分析

第三章 试验材料和方法

3．1 环境中目标邻苯二甲酸酯类物质的确定

3．2 试验材料

3．2．1 试验试剂

3．2．2 试验仪器

3．2．3 活性污泥

3．2．4 试验溶液的制备

3．3 仪器分析

3．3．1 色谱条件

3．3．2 质谱条件

3．3．3 典型邻苯二甲酸酯类物质的标准曲线

3．4 水样前处理技术技术选择及优化

3．5 泥样前处理技术

3．6 本章小结

第四章 活性污泥吸附降解邻苯二甲酸酯类物质的研究

4．1 不同环境因素影响下活性污泥吸附试验设计

4．2 多因素交互影响下活性污泥吸附试验设计

4．3 活性污泥降解动力学试验设计

4．4 样品处理步骤

4．4．1 水样处理步骤

4．4．2 泥样处理步骤

4．5 结果与讨论

4．5．1 初始浓度对活性污泥吸附影响

4．5．2 温度对活性污泥吸附影响

4．5．3 pH值对活性污泥吸附影响

4．5．4 多因素交互对活性污泥吸附的影响

4．5．5 活性污泥吸附降解PAEs的动力学特征

4．6 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果