表面活性剂好氧初级生物降解研究

论文摘要

表面活性剂广泛应用于生产生活的各个部门，大量的表面活性剂使用完后，一般直接排放到环境中，生物降解是其去除的主要途径。表面活性剂工业历史发生过两次戏剧性的变革，一次是上世纪50年代，洗涤剂中的主表面活性剂四聚丙烯烷基苯磺酸钠(TBS)由于耐生物降解，被降解性能较好的直链烷基苯磺酸钠(LAS)取代；另一次是上世纪末，广泛用作织物柔软剂的双十八烷基二甲基氯化铵由于降解缓慢，被易生物降解的酯基季铵盐取代，两次变革都是因为表面活性剂的生物降解性能引起。由此可见，表面活性剂的生物降解性能对表面活性剂工业的可持续发展具有重要意义。另外，欧洲的一些国家利用表面活性剂生物降解性能，对我国的纺织品设置“绿色壁垒”，限制我国的纺织品出口，阻碍我国的经济发展。因此，无论从环境保护还是经济发展的角度，现阶段在我国开展表面活性剂生物降解方面的研究非常必要。 本文首先将活性污泥在好氧条件下培养、驯化，然后接入降解瓶中对表面活性剂振荡降解。对壬基酚聚氧乙烯醚、直链醇与支链醇APGs、阳离子和两性离子表面活性剂、油溶性表面活性剂、含硅和含氟表面活性剂等的生物降解进行了研究，发现： 长链壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)及其降解产物都是可降解的。

论文目录

• 第一章 概述
• 1.1 表面活性剂
• 1.2 表面活性剂与环境
• 1.3 生物降解的基本概念
• 1.4 生物降解测定方法
• 1.4.1 被测物质在微生物中的曝露
• 1.4.2 被测物的定量分析
• 1.5 表面活性剂的生物降解机理
• 1.5.1 ω-氧化
• 1.5.2 β-氧化与α-氧化
• 1.5.3 苯环氧化
• 1.6 常见表面活性剂生物降解研究进展
• 1.6.1 烷基苯磺酸盐
• 1.6.1.1 好氧降解性能及降解机理
• 1.6.1.2 纯菌株降解能力
• 1.6.1.3 厌氧降解
• 1.6.1.4 LAS降解分子遗传学
• 1.6.2 烷基硫酸盐
• 1.6.3 仲烷基磺酸盐
• 1.6.4 醇醚硫酸盐
• 1.6.5 α-烯烃磺酸盐
• 1.6.6 脂肪酸甲酯磺酸盐
• 1.6.7 脂肪醇聚氧乙烯醚
• 1.6.8 烷基酚聚氧乙烯醚
• 1.6.9 糖基表面活性剂
• 1.6.10 阳离子表面活性剂生物降解
• 1.6.11 两性离子表面活性剂的生物降解性
• 1.7 表面活性剂生物降解动力学
• 1.8 文献小结
• 1.9 选题背景及研究内容
• 第二章 长EO链烷基酚聚氧乙烯醚生物降解研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 样品
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 仪器
• 2.2.4 卟啉法
• 2.2.4.1 四-（3,5-二溴-4-羟基苯）-卟啉（T（DBHP）P）的合成
• 2.2.4.2 分析步骤
• 2.2.5 紫外和质谱分析
• 2.2.6 降解试验（振荡培养法）
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 卟啉法
• 2.3.1.1 分析条件的确定
• 2.3.1.2 回收率
• 2.3.2 NPEO生物降解
• 2.3.2.1 降解性能
• 2.3.2.2 EO链的降解
• 2.3.2.3 苯环的降解
• 2.3.2.3 NPEO生物降解途径
• 2.4 本章小结
• 第三章 直链醇与支链醇APGS的生物降解研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 样品
• 3.2.2 试剂
• 3.2.3 仪器
• 3.2.4 葸酮法
• 3.2.5 液相色谱分析
• 3.2.6 气相色谱分析
• 3.3 APG的生物降解研究
• 3.3.1 降解性能
• 3.3.2 烷基链对降解性能的影响
• 3.3.2 糖苷聚合度对降解性能的影响
• 3.3.4 APG降解途径
• 3.4 本章小结
• 第四章 阳离子与两性离子表面活性剂的生物降解研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 样品
• 4.2.2 试剂
• 4.2.3 仪器
• 4.2.4 实验方法
• 4.2.4.1 二硫蓝法
• 4.2.4.2 金橙Ⅱ法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 方法选择
• 4.3.2 季铵盐表面活性剂的生物降解
• 4.3.3 甜菜碱表面活性剂的生物降解
• 4.3.4 氧化胺表面活性剂的生物降解
• 4.3.5 降解动力学
• 4.3.6 结构与降解性能的关系
• 4.4 本章小结
• 第五章 油溶性表面活性剂生物降解度的测定
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 样品
• 5.2.2 试剂
• 5.2.3 仪器
• 5.2.4 高氯酸铁法
• 5.2.5 降解试验（振荡培养法）
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 羟肟化条件确定
• 5.3.2 预分散方法的筛选
• 5.3.2 生物降解度测定
• 5.4 本章小结
• 第六章 短EO链烷基酚聚氧乙烯醚生物降解研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 样品
• 6.2.2 试剂
• 6.2.3 仪器
• 6.2.4 紫外分析
• 6.2.5 ESI-MS分析
• 6.2.5 液相色谱分析
• 6.2.6 菌株的筛选、分离、纯化和保藏实验
• 6.2.7 菌株降解能力的测定
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 紫外分析
• 6.3.2 液相分析
• 6.3.3 ESI-MS分析
• 6.3.4 NP2EO高效降解菌株筛选及其降解能力
• 6.3.2 菌株降解能力的测定
• 6.4 本章小结
• 第七章 烷基叔胺生物降解性能研究
• 7.1 前言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 样品
• 7.2.2 试剂
• 7.2.3 仪器
• 7.2.4 实验方法
• 7.2.4.1 二硫蓝法（DBAS）
• 7.2.4.2 金橙Ⅱ法
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 方法选择
• 7.3.2 叔胺降解曲线及性能
• 7.3.3 与季铵盐降解性能比较
• 7.3.4 叔胺降解途径
• 7.4 结论
• 第八章 硅表面活性剂生物降解研究
• 8.1 前言
• 8.2 实验部分
• 8.2.1 样品
• 8.2.2 试剂
• 8.2.3 仪器
• 8.2.4 硫氰酸钴法
• 8.2.5 ESI-MS分析
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 降解性能
• 8.3.2 ESI-MS分析
• 8.4 本章小结
• 第九章 氟表面活性剂生物降解研究
• 9.1 前言
• 9.2 实验部分
• 9.2.1 样品
• 9.2.2 试剂
• 9.2.3 仪器
• 9.2.4 硫氰酸钴法
• 9.2.5 ESI-MS分析
• 9.3 结果与讨论
• 9.3.1 降解性能
• 9.3.2 ESI-MS分析
• 9.4 本章小结
• 第十章 表面活性剂生物降解构效关系
• 10.1 前言
• 10.2 表面活性剂生物降解性能与结构的关系
• 10.2.1 疏水基对降解性能的影响
• 10.2.2 亲水基对降解性能的影响
• 10.3 烷基苯磺酸盐生物降解定量构效关系
• 10.3.1 网络输入参数的选取
• 10.3.2 数据预处理
• 10.3.3 人工神经网络的建模及预测
• 10.4 本章小结
• 结论与展望
• 论文创新点
• 致谢
• 攻读博士学位期间已发表或待发表的论文