硝基酚类物质生物电化学还原规律研究(2)
3.3.1不同阴极电位下的生物电化学体系评价 26
3.3.2不同水力停留时间下的生物电化学体系评价 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 引言
1.1 硝基酚类物质的定义、来源、危害
硝基酚是一类重要且常用的化工原料，其作为原材料或中间体，被广泛应用于炸药、医药、杀虫剂、染料、木材防腐剂和橡胶等生产中[1]。硝基酚类化合物包括一硝基酚、二硝基酚和三硝基酚。其中，一硝基酚可形成3种同分异构体，二硝基酚有6种同分异构体，三硝基酚也有6种同分异构体。
硝基酚的来源较为广泛和复杂。一些有机磷杀虫剂的微生物水解作用、含硝基杀虫剂的光解作用、苯等物质的大气光化学作用等，都可以生成硝基酚[1]。
环境中这类物质可引起严重的公众健康和环境问题，其中一些物质具有致畸或致癌作用，并可在食物链中生物聚积。美国环境保护总局(EPA)已将2-硝基酚、4-硝基酚和2，4-二硝基酚列为“优先污染物”，并且，限制自然水体中它们的浓度不大于10ng/L[2]。此外，硝基酚对人和哺乳动物都有毒性，在生物体内易被酶转化为亚硝基和羟胺基衍生物，这些衍生物可生成正铁血红蛋白或亚硝基胺，前者能与氧结合，后者是致癌物[3]。
1.2 硝基酚类物质的难降解性分析
在自然条件下，表层水体和表层土壤中的硝基酚，通过光化学氧化作用易于分解，但在深层土壤和地下水中，硝基酚的降解主要依靠生物作用，降解速度很慢，导致硝基酚在这些环境中长期滞留和积累[4]。
硝基芳香族化合物化学性能比较稳定，但在合适条件下，可以被还原成亚硝基化合物、偶氮苯、氢化偶氮苯及芳胺等。由于硝基是间位定位基，具有吸电子性能，使苯环电子云密度降低得很多,以致芳环也比较不活泼，难于发生亲电取代反应[5]。正是由于硝基芳香化合物的这些化学性质，所以硝基芳香化合物难于被进一步降解，这使得含硝基芳香族化合物废水的处理成为研究的热点。
1.3 硝基酚类物质的处理方法
硝基酚类物质的处理方法主要分为三种，即：物理法、化学法和生物法。
1.3.1 处理硝基酚类物质的物理法
处理硝基酚类物质的物理方法主要有混凝沉淀法、吸附法、萃取法、汽提法，而其它的物理方法大都由于经济或技术原因很难在实际中推广应用。现分述如下：
1.3.1.1 混凝法
混凝法是指在一定条件下，加入凝聚剂，通过搅拌使失去电荷的颗粒相互接触而絮凝形成絮状体，产生沉淀物，以达到去除污染物的目的。采用凝聚处理后，不仅能有效地降低污染物的浓度，而且废水的生物降解性能也得到改善[6]。
1.3.1.2 吸附法
吸附法是废水处理中常用的一种水处理方法，用吸附法处理废水一般可达到较高的出水水质，但同时处理费用也较高。吸附剂用的最多的为活性炭。张小璇等[7]在利用活性炭吸附法来处理含硝基化合物的染料废水的工程中，进水COD平均为209mg/L，处理后出水COD均小于50mg/L。隋铭皓等[8]采用臭氧／活性炭对硝基苯废水进行处理，发现活性炭法还是一种有效的方法，硝基苯的去除率可达到44.7％。
1.3.1.3 萃取法
萃取就是采用与水互不相溶，但能很好溶解硝基酚类物质的萃取剂，使其与废水充分混合后，利用硝基酚在水和萃取剂中不同的分配比分离和提取硝基酚，从而净化废水。废水中的硝基酚类物质可用苯、汽油、醋酸丁酯等萃取回收。萃取法具有处理周期短，处理水量大等优点，但用萃取法处理含硝基酚类物质废水常常会造成二次污染问题，所以在应用过程中受到了限制。沙耀武等[9]用四氯化碳作萃取剂处理高浓度硝基苯废水，3次萃取后硝基苯质量浓度由2300mg/L降至80mg/L。
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