邻苯二甲酸酯的微生物降解初探[毕业论文+开题报告+文献综述].doc

1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 邻苯二甲酸酯的微生物降解初探 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 本实验利用微生物对有机污染物的可降解性质，通过依次对温度，有机物类别 等 因素进行对比分析，研究微生物对邻苯二甲酸 二乙 酯 和邻苯二甲酸二丁 酯 的降解效率。研究结果表明：微生物降解邻苯二甲酸酯有一定的选择性，侧链短的邻苯二甲酸酯比较容易进行微生物降解， 4d左右达到半衰期，之后降解速率会明显降低。微生物群落在被驯化后对邻苯二甲酸酯的降解能力会增强，在 4d内去除率能达到 70%， 并且温度对于微生物降解邻苯二甲酸酯有一定的影响

2、 。 关键词： 邻苯二甲酸二乙脂、邻苯二甲酸二丁脂、生物降解 II The discussed for the microbes to decomposition the phthalic acid ester Abstract This experiment Using microorganism for the Biodegradable nature of the Organic pollutants.Through the temperature Organic categ Factors were analyzed. Research microbes for DBP and DEP

3、 of the degradation efficiency. The results of the study show that microbial degradation DEP and DBP has certain selectivity, prefer short side chain of phthalic acid esters, To lead half-life will takes 4d, the decomposition rate will significantly, After the microbial community was domesticated in

4、 of phthalic acid esters degradation ability is enhanced, removal can soon reach the 70% in 4d. and the temperature can influence the results. Keywords: DEP. DBP. biodegradable 目 录 摘要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 生物法处理有机污染物的国内现状 . 2 1.2.1 国内现状 . 2 1.2.2 生物法处理污染物 . 2 1.2.3 邻苯二 甲酸酯微生物降解处理

5、的国内最新动态 . 4 1.3 邻苯二甲酸 酯 的用途 . 4 2 实验部分 . 6 2.1 实验原理与目的 . 6 2.2 实验仪器与试剂 . 6 2.2.1 仪器 . 6 2.2.2 试剂 . 6 2.3 采样 . 6 2.4 实验方法 . 6 2.4.1 COD 的测定方法 . 6 2.4.2 反应体系的建立 . 8 3 实验结果与讨论 . 10 3.1 实验数据的统计 . 10 3.2 天然底泥对邻苯二甲酸酯微生物降解的影响 . 12 3.3 微生物降邻苯二甲酸酯降解的选择性 . 14 4 总结与展望 . 15 4.1 总结 . 15 4.2 心得体会 . 15 4.3 展望 . 16

6、 参考文献 . 17 致谢 . 错误 !未定义书签。 1 绪论 1.1 概述 现 代工 业 生 产规 模的 发 展和 扩 大 ， 生 产过 程中 产 生的大量有害物 质对 自然 环境的 污 染日益加 剧 ， 工 业 生 产过 程中 废 水排放量 剧 增 ， 尤其是石油、化工、 农药 、印染、 医药 、味精、造 纸 等行 业 。工 业废 水的抗光解、抗生物降解、抗 氧 化能力增强 ， 具有毒性强、可生化性差、 污 染物 组 分 复杂 、含量高等特点 ， 严 重 污 染 环境 ， 造成地面水体 恶 化 ， 对 人 类 健康和生存 环 境的危害也日益的普遍和 严 重 1。随 着人 类环 境意 识 的

7、增强 ， 对污 染物排放的限制 标 准也越 来 越高 ， 迫切需要新的方法 来处 理 这 些 难 降 解的有机 废 水 2。目前 ， 有机 污 染物的 处 理方法主要 为 生物法和化 学 法 3。生物法在 处 理某些 污 染物 过 程中 会转 化成有毒的代 谢产 物 ， 而 这些有毒物 质对 微生物降解有抑制作用 ， 并 且生物法 处 理有机 污 染物需 时较长 。化学处 理方法一般成本 较 高 ， 容易 产 生二次 污 染。 本 实验 在一定体 积 的天然水中投加一定 数 量的 DBP(邻苯 二甲酸二乙 酯 )和DEP(邻苯 二甲酸二丁 酯 )， 利用磁力 搅 拌器 搅 拌使水旋 转 以模

8、拟 水体流 动 ， 并达到使水中 颗 粒物成 悬 浮 态 和 复氧 的目的。反 应 器置于可透光室 温 的 实验 室 内 。 当反 应进 行一定的 时间 后 ， 取 样 分析各玻璃容器中的 COD， 并 计 算 邻苯 二甲酸二乙脂和 邻苯 二甲酸二丁脂在各 环 境中微生物的去除率。 DBP 和 DEP 室 内 生物降解 过 程 与实际 水体中有机物的生物降解 过 程相一致 ， 实验结 果得出的去除率可 对 微生物降解 邻苯 二甲酸二乙脂和 邻苯 二甲酸二丁脂的情 况 做一 个 初步了解。2 1.2 生物法处理有机污染物的国内现状 1.2.1 国内现状 邻苯二甲酸酯是环境激素类物质中一类化合物，

9、它主要用作增塑剂，国内外有很多报道在大气、土壤、饮用水中检测到邻苯二甲酸酯，因而邻苯二甲酸酯已成为全球性最为普遍的一类有机污染物，国外己称它们为 “ 第二个全球性的 PCB 污染物 ” 。环 境中的邻苯二甲酸酯可通过水解、光解和生物降解而消失，其中生物降解是消失的主要途径4。 PESa 对生物的生长，繁殖有一定的影响，高剂量会使哺乳动物突变、畸变、癌变 5。许多微生物对土壤、天然水体、废水中的邻苯二甲酸酯类有机污染物及其中间产物降解作用 6-7。 水是环境的重要组成部分，是人类赖以生存的重要条件之一，没有水就没有生命。但是随着工业化的发展，工业生产和产品使用过程中产生的有机物对水体的污染越来越

10、严重，造成的后果也日益引起人们的关注。对水体中的有机污染物进行检测分析，确定其成分及特性，有利于控制 污染物的排放和废水的处理，减少环境污染 7。这些有机污染物种，邻苯二甲酸酯占有很大的地位，而现今对于其治理探讨也成为社会一大热门问题。生物降解是影响邻苯二甲酸酯在环境中的行为和归宿的重要过程。在过去几十年中，对这类化合物的生物降解性状作过一些研究。测试发现，许多微生物具有降解邻苯二甲酸酯及其中间体的能力 8 。 1.2.2 生物法处理污染物 1、生物膜电极法 张雪娜等人 2发现膜电极法作为一种新颖的水处理技术，不仅在脱硝方面显示其优点，而且也可用于有机污染物的处理。但有机物结构影响其降解效果，

11、 并具有不同的降解途径。 (1)生物膜电极方法降解对氨基二甲基苯胺降解效率高，生物膜电极的作用可能是使阴极表面的细菌以阴极电解水产生的氢和水中有机物为电子供体，在生长代谢过程中使有机物被逐渐降解。 (2)生物膜电极方法降解苯酚，其降解效果优于微生物法和电化学法，可能遵守厌氧环境下的降解规律。 (3)生物膜电极方法几乎可以完全降解 2， 4-二氯苯酚，但相对困难。脱氯是其降解的主要过程 2 。 2、 需氧生物处理法 洪飞宇等人 9采用曝气微电解、催化电氧化等高级氧化技术和生物法处理含强有机溶剂的制膜废水，旨在找到一种能 更好地处理含强有机溶剂废水的方法。结果表明，曝3 气微电解和催化电氧化技术去

12、除强有机溶剂的最佳 pH 值分别为 (23)、 (56)，最佳水力停留时间分别为 120、 (90120)min；高级氧化技术可大大提高废水的可生化性，将 BC 值从 0.30 提高到 0.55 左右；高级氧化生物法组合工艺不仅具有很强的抗冲击负荷能力，且处理效果很好，出水水质达到污水综合排放标准 (GB 8978 1996)的一级排放标准 9。 3、臭氧生物法处理 戴启洲等人 10针对制药废水的水质特点，通过臭氧预处理将制药中间体大分子 氧化为小分子后，采用絮凝沉淀兼氧一好氧生物处理工艺，可取得良好的处理效果。介绍了废水处理系统的组成、各个处理单元的设计参数及运行操作方式。调试运行结果显示，

13、出水水质可达到污水综合排放标准 (GB 8978 一 1996)的一级标准 10。 4、固定化微生物法处理 PTA 废水 为了提高扬子石化水厂 PTA 废水的处理效率，金啸 11采用固定化微生物的方法来处理 PTA 废水。通过对人工配水和实际 PTA 废水的试验，考察盯 A 废水处理中的容积负荷、溶解氧、 pH 值等因素对 COD、 TA、 TOC 去除率的影响，得出了固定化微生物法处理 PTA 废水的最佳运行条件：容积负荷为 7.5 kgCOD (m3d)，溶解氧的质量浓度不小于 5 m/L，最低 pH 值不小于 3.5。她的实验采用人工筛选高效降解菌种并固定化处理有机废水，对于提高处理效果

14、，节省投资，降低运行费用具有积极意义 11。 5、生物法处理废气 龚雪英 12介绍了生物法治理污水处理场恶臭废气的工艺流程、基本原理，分析了对恶臭废气中有机污染物的去除效果，并提出了需改进的问题。而生物法作为一种新型的气态污染物的净化工艺，与传统的物理化学净化方法相比，具有投资低、运行费用低、无二次 污染等优点。污水处理场采用生物法处理恶臭废气不但具有投资低、运行费用低、无二次污染等优点，而且减缓和控制了污水处理过程挥发的恶臭废气对周边大气环境的污染及危害，降低了企业的环境风险 12。 6、生物法处理废气 朱英俊雷等人 13利用大量的研究表明，生物法可以有效地处理 VOCs（挥发性有机物）废气

15、，同时克服了传统处理技术的不足，必将在 VOCs 废气治理领域发挥出巨大作用。但是 VOCs 种类复杂，污染范围也呈扩大的趋势，要想使生物法取得更好的处理效果，还需要做好以下几方面的工作： (1)培育针对性强的 VOCs 废气 治理优势菌种，缩短工程处理装置的启动时间，提高废气处理效率。 (2)对现有的处理工艺开展研究并进行优4 化设计，实现运行参数的自动控制，简化操作，降低运行费用。 (3)开展生物处理原理的研究，建立数学模型，并结合工程实际对关键的模型参数进行改进，进一步提高 13。 1.2.3 邻苯二甲酸酯微生物降解处理的国内最新动态 阳陈 6通过采用顶空固相微萃取 (HS SPME)和

16、气质联用 (GC MS)的方法检测环境水体中的 PAEs，推断出 PAEs 在水环境中的主要污染行为是微生物降解和沉积物迁移转化而影响其在水环境中迁移转化 的主要因素是温度和酸碱度，并初步拟合了水体中的PAEs 在常温、中性条件下的含量变化方程。 李海燕 14通过研究对环境内分泌干扰物的污染问题 ,以饮用水为研究对象 ,重点研究了催化臭氧化去除水中甲草胺的新方法和催化氧化过程机制 ,发展出一种饮用水中内分泌干扰物去除的新途径。 倪明 15指出邻苯二甲酸酯 (PAEs)是水环境中广泛存在的一类内分泌干扰物 ,由于其具有致畸性、致突变性、致癌性以及生殖毒性 ,已引起了各国的广泛关注 .本文分析了邻

17、苯二甲酸酯类物质在国内外天然水体、自来水以及生活污水的污染现状 ,综述了该类物质的 主要去除方法的最新研究进展 ,并探讨了该领域进一步研究重点与方向。 隋苗苗 16选择属于环境内分泌干扰物的 4 种 PAEs 邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)、邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)、邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)、邻苯二甲酸二 (2-乙基己基 )酯 (DEHP)作为研究对象，对北京的北运河与潮白河水体和沉积物中这 4 种物质的含量进行了测定。建立的超声萃取 -氧化铝净化 -气相色谱分析沉积物的方法对 DMP、 DEP、 DBP 和 DEHP的回收率分别为 82.6、 93.8、 91.3和 95.7， DL

18、在 0.29-0.89 ng/g， RSD8.0。 方战强，刘辉 17研究以典型的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁醋 Cdi-n-butyl phthalate， DBP)为例，对四种活性炭吸附 DBP 的动力学、 pH 对活性炭吸附 DBP 的影响、扫描电镜以及红外光谱进行了研究，为活性炭去除邻苯二甲酸类有机物在工业上的应用提供参考。 1.3 邻苯二甲酸 酯 的用途 邻苯二甲酸二乙酯 ： 本品为无色透明油状液体 ,沸点为 298C ,不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂。用作增塑剂、溶剂、润滑剂、定香剂、有色或稀有金属矿山浮选的起泡剂、气相色谱固定液、酒精变性剂、喷雾杀 虫剂。本品与醋酸纤维素

19、、乙酸丁酸纤维素、聚乙酸乙烯酯、硝酸纤维素、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、氯乙烯 -乙酸乙烯共聚物等大多数树脂有良好的相容性。主要用于维5 素树脂的增塑剂。 邻苯二甲酸二丁酯 ： 邻苯二甲酸二丁酯是 聚氯乙烯 最常用的增塑剂，可使制品具有良好的柔软性，但挥发性和水抽出性较大，因而耐久性差。邻苯二甲酸二丁酯是硝基纤维素的优良增塑剂，凝胶化能力强， 用于硝基纤维素涂料，有良好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、黏结性和防水性均优于其他增塑剂。邻苯二甲酸二丁酯也可用作聚 醋酸乙烯 、醇酸树脂、硝基纤维素、 乙基纤维素 及氯丁橡胶、丁腈橡胶的增塑剂。 6 2 实验部分 2.1 实验

20、原理与目的 本实验在一定体 积的天然水中投加一定数量的 DBP 和 DEP，并添加适量底泥，利用机械搅拌器搅拌使水旋转以模拟水体流动，并达到使水中颗粒物成悬浮态和复氧的目的。反应器置于实验室中，当反应进行一定的时间后，取样分析水体的 COD，并分析COD 变化趋势，以此来研究水体底泥中的微生物对于邻苯二甲酸酯的降解情况。 2.2 实验仪器与试剂 2.2.1 仪器 （ 1） 250 mL 全玻璃回流装置 （ 2）电炉，铁架台 （ 3）机械搅拌器 （ 4）玻璃反应器：直径 30cm，深为 18cm 的敞口容器 （ 5） 25 mL 酸式滴定管，锥形瓶，移液管，容量瓶等 2.2.2 试剂 （ 1）邻苯二甲酸二已脂（ DEP）储备液： 5000 mg/L （ 2）邻苯二甲酸二丁酯（ DBP）储备液： 5000 mg/L （ 3）重络酸钾标准溶液： 0.25 mol/L （ 4）硫酸亚铁铵标准溶液： 0.05 mol/L （ 5）亚铁灵指示剂 （ 6）蒸馏水 2.3 采样 实验用的天然水选取嘉兴学院梁林校区超市附近的池塘水，底泥取池塘水底部的污泥，污泥深度约在水深 0.5m，本实验所用的的全部器皿都经过清洗剂仔细清洗、浸泡、蒸馏水冲洗，然后放入烘干箱烘干备用。 2.4 实验方法 2.4.1 COD 的测 定方法 1、实验原理