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醇醚磷酸酯型助剂生物降解性的研究

作　者: 曹素珍
导　师: 李正
学　校: 中国农业科学院
专　业: 环境工程
关键词: 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯生物降解高效降解菌株影响因子
分类号: TQ423.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯是一类重要的新型阴离子型表面活性剂,兼具有非离子和阴离子表面活性的优良特性,广泛地应用于纺织,塑料,日用化学品等领域。随着表面活性剂行业的发展,传统型表面活性剂的环境和健康问题的不断暴露,国内外许多研究者对新型脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯类助剂进行了大量的研究和应用,但从总体来看,目前对脂肪醇聚氧乙烯醚型助剂的研究多集中在其合成工艺,产品分离纯化,性状改进等方面,对其环境中的生物降解性尚待进一步探讨。本研究首先采用改进的硫氰酸钴法(CTAS),对几种典型的传统型OP系列助剂与本实验室自制的新型脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯型助剂06301进行初级生物降解性和快速生物降解性的对比分析,然后对新型的醇醚磷酸酯型助剂进行好氧和厌氧的生物降解性研究,并进一步探讨其生物降解途径,最后随机采集了全国三个省市地区无醇醚磷酸酯型助剂使用记录的大田土壤,进行培养驯化后,分离出3株具有高效优势降解醇醚磷酸酯性能的菌种,采用16S rDNA的方法初步分析了菌种类型,并对菌株降解醇醚磷酸酯型助剂的影响因素进了探讨。取得主要结果如下:1.对新型醇醚磷酸酯型助剂和典型传统型助剂的初级生物降解性进行了对比分析,并设置15℃,25℃,30℃实验温度对比研究温度对生物降解性的影响。结果表明,整体上X-1005的降解速率最慢,OP-25的降解速率最快,06301有较好且稳定的初级降解率。在一定的温度范围内,OP系列传统型助剂的初级生物降解性随温度升高而增大,而各温度条件下06301的初级生物降解度差异不明显,说明06301在自然环境中其初级生物降解度受温度影响较小,有较好较稳定的初级生物降解度。2.在10℃、20℃、30℃条件下,采用密闭瓶法对比研究新型醇醚磷酸酯型助剂和典型传统型助剂的快速生物降解性。结果表明,在一定温度范围内,代表性的酚环传统型OP系列助剂其BOD值随着时间的推移和温度的上升呈现增大的趋势,而06301的BOD值随温度变化的趋势不明显,其BOD值6 d内基本维持在92mg/L左右。由此说明,相比传统型助剂而言,06301生物降解速度较快,在培养期内随着温度的上升, 06301的生物降解速率受环境温度的影响不明显,在水环境中具有稳定的快速生物降解性。3.对新型醇醚磷酸酯型助剂的好氧和厌氧生物降解进行研究。结果表明,在保持好氧培养体系的温度为25℃,pH为6.0±0.15;保持厌氧培养体系的温度为35℃,pH为6.5±0.2,二者具有相同生物活性时,06301均容易被降解。降解8 d后,06301在好氧和厌氧条件下降解率分别为97.11%和98.13%,但是厌氧条件下06301的生物降解率要稍高于好氧条件下的生物降解率。4.对新型醇醚磷酸酯型助剂的生物降解途径进行分析。结果表明,在好氧条件下,06301的中间降解产物主要是短链的脂肪醇聚氧乙烯醚,EO链末端及碳链末端的羧酸化产物、以及少量的脂肪醇,由此推断,06301的好氧降解过程发生了EO链及碳链末端的ω/β-氧化途径。5.从大豆,水稻和蔬菜三种不同作物的大田土壤中复筛选出3株高效优势降解菌,并分析菌株降解效果的主要影响因素。经鉴定3株菌分别为Brevibacillus sp.,Microbacterium sp.和Bacillus sp.菌属,结果表明,环境pH、温度、接菌量和底物浓度因素对菌株的降解效果有显著的影响,且从蔬菜大田土壤中筛选出的菌株在相同条件下,对06301的生物降解性相对最好。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-16
第一章绪论  16-27
  1.1 研究背景和意义  16-17
  1.2 醇醚磷酸酯型助剂与传统型助剂的简介  17-19
    1.2.1 醇醚磷酸酯型助剂的简介  17-18
    1.2.2 壬基酚聚氧乙烯醚型助剂简介  18-19
  1.3 醇醚磷酸酯型助剂与传统型助剂的理化性能  19-21
    1.3.1 醇醚磷酸酯型助剂的理化性能  19-20
    1.3.2 烷基酚聚氧乙烯醚型助剂的理化性能  20-21
  1.4 醇醚磷酸酯型助剂与传统型助剂的应用  21-22
    1.4.1 醇醚磷酸酯型助剂的应用  21-22
    1.4.2 传统型助剂的应用  22
  1.5 醇醚磷酸酯型助剂与传统型助剂的环境行为  22-24
    1.5.1 醇醚磷酸酯型助剂的环境行为  22
    1.5.2 传统型助剂的环境行为  22-24
  1.6 醇醚磷酸酯型助剂与传统型助剂的发展状况及趋势  24-26
    1.6.1 醇醚磷酸酯型助剂的发展状况及趋势  24-25
    1.6.2 传统型助剂的发展状况及趋势  25-26
  1.7 本课题的研究内容和目的意义  26-27
第二章醇醚磷酸酯型助剂初级生物降解度测定—硫氰酸钴法  27-39
  2.1 实验部分  28-32
    2.1.1 实验试剂  28
    2.1.2 实验仪器  28
    2.1.3 实验方法  28-32
  2.2 结果与讨论  32-38
    2.2.1 新型国标硫氰酸钴法的改进  32
    2.2.2 各助剂的工作曲线  32-33
    2.2.3 硫氰酸钴法测定各助剂的初级生物降解度  33-35
    2.2.4 温度对助剂的初级生物降解度的影响  35-38
  2.3 本章小结  38-39
第三章醇醚磷酸酯型助剂的快速生物降解性研究—密闭瓶法  39-48
  3.1 实验原理  39-40
  3.2 实验部分  40-42
    3.2.1 实验试剂与仪器  40-41
    3.2.2 试验程序  41-42
  3.3 试验结果与讨论  42-47
    3.3.1 各助剂的工作曲线  42-44
    3.3.2 温度对助剂的快速生物降解性的影响  44-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章醇醚磷酸酯型助剂的好氧生物降解性与厌氧生物降解性研究  48-55
  4.1 试验部分  48-51
    4.1.1 试验试剂与仪器  48-49
    4.1.2 试验方法  49-51
  4.2 结果与讨论  51-53
    4.2.1 06301 的工作曲线  51-52
    4.2.2 假降解率时间的设定  52
    4.2.3 以改进的硫氰酸钴法测定06301 的好氧和厌氧生物降解性  52-53
  4.3 本章小结  53-55
第五章醇醚磷酸酯型助剂的好氧生物降解途径研究  55-62
  5.1 实验部分  56-57
    5.1.1 实验试剂与仪器  56
    5.1.2 实验方法  56-57
  5.2 实验结果  57-61
    5.2.1 脂肪醇聚氧乙烯醚标样的蒸发光检测色谱图  57
    5.2.2 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯样品的蒸发光检测色谱图  57-58
    5.2.3 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯样品的电喷雾质谱图  58-61
  5.3 本章小结  61-62
第六章醇醚磷酸酯型助剂在农田土壤中的降解及高效降解菌的筛选  62-77
  6.1 试验部分  62-66
    6.1.1 试验试剂与仪器  62-63
    6.1.2 试验方法  63-66
  6.2 结果与讨论  66-76
    6.2.1 土壤理化性质  66
    6.2.2 06301 助剂在大田土壤中生物降解能力  66-67
    6.2.3 优势降解菌的初筛与复筛  67-70
    6.2.4 优势降解菌的鉴定  70-71
    6.2.5 主要因子对06301 降解效果的影响  71-76
  6.3 本章小结  76-77
第七章全文结论  77-79
  7.1 主要结论  77-78
  7.2 研究展望  78-79
参考文献  79-85
致谢  85-87
作者简历  87

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