论文部分内容阅读
硝基芳香族类化合物、油性物质等各类有机污染物由于处置不当,经废水排放于环境水体中,对生态环境和人类健康产生了严重的危害。研究表明,采用酶催化水解与矿物负载Fe(II)催化还原能够去除或降解这些有机污染物。但也存在着游离酶易失活、无法重复利用,以及矿物负载Fe(II)催化活性有待提高等问题。为此,本论文采用天然高分子壳聚糖与粘土矿物为原料,制备壳聚糖/粘土复合微球负载脂肪酶,以提高脂肪酶催化水解油性物质的稳定性和重复利用性能;比较各类表面活性剂包括阳离子(CTAB)、阴离子(SDBS)、非离子(TX-100)和(Tween-80)对含铁粘土矿物负载Fe(II)还原硝基苯类污染物的影响效果,利用穆斯堡尔谱、XPS、ORP等分析手段测定反应过程中活性Fe(Ⅱ)的变化、粘土矿物表面次生矿物组成、反应体系的电极电势变化以及粘土矿物对污染物吸附性能的影响,研究表面活性剂对矿物结合Fe(II)还原活性的影响机理,为开发基于表面活性剂增强硝基苯类污染物的原位修复技术提供理论依据。主要研究结果如下:(1)合适的壳聚糖/粘土加入比例(8:1,5:1,3:1)不仅能够增强载体对橄榄油的吸附作用,而且能够发挥壳聚糖与脂肪酶之间良好的生物相容性,最大限度地提高脂肪酶的催化活性。(2)粘土的加入能够提高固定化脂肪酶的结构刚性,增强其对热和pH变化的催化稳定性,也能提高脂肪酶的重复使用性能。(3)不同表面活性剂对粘土矿物负载Fe(Ⅱ)还原同一污染物的影响有所不同。在硝基苯和对硝基甲苯还原体系中,CTAB、TX-100和Tween-80均能促进粘土矿物负载Fe(Ⅱ)对污染物的还原去除,而SDBS则显示出抑制作用,根据作用强弱依次排列为,CTAB>Tween-80>TX-100>SDBS;在对硝基氯苯还原体系中,这些表面活性剂均显示出不同程度的促进作用,按照作用强弱依次为CTAB>SDBS>Tween-80>TX-100。(4)表面活性剂对粘土矿物负载Fe(Ⅱ)还原硝基苯类污染物的影响机理主要与端羟基结合Fe(Ⅱ)、粘土表面次生矿物组成以及粘土对污染物的吸附作用这三个因素密切相关。CTAB、TX-100和Tween-80的加入均能不同程度的促进端羟基结合Fe(Ⅱ)和活性次生矿物的生成,提高粘土对污染物的吸附效率,从而增强了粘土矿物负载Fe(Ⅱ)对污染物的还原去除,而且表面活性剂对这三个因素的促进作用的高低与污染物去除的增强效果强弱一一对应。SDBS对硝基苯和对硝基甲苯的抑制作用主要与端羟基结合Fe(Ⅱ)的生成数量有所减少有关。(5)表面活性剂对粘土矿物负载Fe(Ⅱ)去除硝基苯类污染物的影响机理与污染物本身的疏水性和缺电子性也有一定关系。对硝基氯苯的疏水性及其硝基基团的缺电子性最强,因此对其的还原去除能力最强,此时,表面活性剂对其在反应界面的富集作用占主导地位,所以SDBS对其还原去除也起促进作用。而对硝基甲苯虽然疏水性比硝基苯强,但其硝基基团的缺电子性比硝基苯差,导致其还原去除能力最差,表面活性剂的促进作用也最弱。因此同一表面活性剂对这三种不同污染物的还原去除的影响强弱依次为对硝基氯苯>硝基苯>对硝基甲苯。