不同基质共代谢降解地下水中四氯乙烯的研究

论文摘要

四氯乙烯（PCE）对地下水的污染是国内外普遍关注的问题,其治理方法是目前研究的热点。微生物共代谢降解是去除PCE的有效途径之一。在厌氧条件下,PCE能通过还原脱氯发生生物降解。当共代谢基质（电子供体）存在时,PCE降解速率较大。本论文的目的是研究在不同的共代谢基质（选择甲醇、乙醇、甲酸盐、乙酸盐、乳酸盐、葡萄糖）和酵母粉（作为氮源）存在时,厌氧微生物对PCE的降解效果,同时对反应动力学性质、影响因素和反应机理进行探讨。通过研究可得出以下结论:（1）厌氧微生物培养和驯化的批实验结果表明:在厌氧污水（泥）和土壤混合环境下培养的微生物,以COD去除率为培养指标,11天可培养成熟;在六种共代谢基质、酵母粉和不同浓度的PCE驯化过程中,PCE均发生还原脱氯反应生成TCE和DCEs,驯化到第八次时,PCE的去除率达到90%以上,表明厌氧微生物驯化成熟。（2）PCE降解的批实验结果表明:六种共代谢基质存在时,均使PCE还原脱氯,脱氯反应符合一级反应动力学方程,回归系数R2均在0.86以上;在添加酵母粉（作为氮源）的条件下,PCE均发生还原脱氯反应生成TCE和DCEs,混合基质降解PCE的反应速率常数依次为:k乙酸盐≈k葡萄糖>k乳酸盐≈k乙醇>k甲酸盐>k甲醇>k酵母粉,乙酸盐混合基质和葡萄糖混合基质的反应速率常数最大;在不添加酵母粉的实验中,PCE均发生还原脱氯反应生成TCE,但未检出DCEs,单一基质对PCE的降解反应速率常数依次为:k乙醇≈k葡萄糖>k甲醇>k乳酸盐>k乙酸盐>k甲酸盐>k对照,乙醇和葡萄糖为最有效的共代谢基质。（3）酵母粉作为微生物生长的因子,也可作为电子供体共代谢降解PCE。与其它共代谢基质共同存在时,可加快PCE脱氯降解速率。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 有机物污染概况
• 1.2 PCE 的污染来源、途径及危害
• 1.2.1 污染来源
• 1.2.2 污染途径
• 1.2.3 PCE 对环境造成的危害
• 1.3 PCE 的处理方法及研究进展
• 1.3.1 物理方法
• 1.3.2 化学氧化法
• 1.3.3 化学还原法
• 1.3.4 生物法
• 1.4 研究目的和意义
• 1.5 研究内容及技术路线
• 2 厌氧微生物的培养
• 2.1 实验仪器和材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 材料
• 2.1.3 培养条件
• 2.2 培养过程
• 2.2.1 培养方式
• 2.2.2 培养过程
• 2.3 结果分析与讨论
• 3 不同基质条件下 PCE 对厌氧微生物的驯化
• 3.1 实验过程
• 3.1.1 实验目的
• 3.1.2 实验仪器及化学试剂
• 3.1.3 测试仪器及方法
• 3.1.4 驯化方式
• 3.1.5 取样与制样
• 3.2 不同共代谢基质时 PCE 对厌氧微生物的驯化
• 3.2.1 驯化时的降解产物分析
• 3.2.2 不同基质条件下PCE 去除率分析
• 3.3 本章小结
• 4 PCE 的生物降解及降解动力学研究
• 4.1 实验过程
• 4.1.1 实验目的
• 4.1.2 实验仪器及化学试剂
• 4.1.3 测试仪器及方法
• 4.1.4 实验过程
• 4.1.5 取样与制样
• 4.1.6 降解动力学方程
• 4.2 不同共代谢基质时厌氧微生物对 PCE 的生物降解(添加酵母粉
• 4.2.1 醇类为共代谢基质时 PCE 的降解
• 4.2.2 有机酸盐为共代谢基质时PCE 的降解
• 4.2.3 糖类为共代谢基质时 PCE 的降解
• 4.2.4 酵母粉为基质时PCE 的降解
• 4.2.5 几种共代谢基质条件下,PCE 的降解结果比较
• 4.3 不同共代谢基质时厌氧微生物对 PCE 的生物降解(未添加酵母粉
• 4.3.1 脱氯产物
• 4.3.2 反应动力学性质
• 4.3.3 几种共代谢基质条件下,PCE 的降解结果比较
• 4.4 酵母粉对于PCE 的降解结果比较
• 4.5 本章小结
• 5 影响脱氯速率因素探讨
• 5.1 温度对PCE 降解影响的讨论
• 5.2 pH 值对PCE 降解影响的讨论
• 5.3 基质的投加量对PCE 降解的影响
• 5.4 酵母粉对PCE 降解的影响
• 5.4.1 单一酵母粉的作用
• 5.4.2 酵母粉和乙酸盐的作用
• 5.5 本章小结
• 6 脱氯机理探讨
• 6.1 检出碳质量百分比
• 6.2 PCE 的还原脱氯机理
• 6.3 各基质提供电子的反应机理
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录 1 缩略语
• 附录 2 个人简历