羥肟酸類捕收劑生物降解性能研究.pdf

1、羥肟酸是一種新型浮選捕收劑，在礦物浮選中的應用日益廣泛，具有一定的毒性，能造成水體富營養(yǎng)化，目前關(guān)于此類化合物的生物降解性研究并不多見，因此研究羥肟酸類捕收劑的生物降解性對于指導選礦廢水的處理具有一定的意義。
　　 本研究選取了四種典型羥肟酸類捕收劑-苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和H205(2-羥基-3-萘甲羥肟酸)作為研究對象，采用BOD5/CODCr法、振蕩培養(yǎng)法、高錳酸鉀指數(shù)法、改良斯特姆法四種評價方法對

2、上述四種羥肟酸類捕收劑的生物降解性進行了系統(tǒng)性評價，并建立了降解反應的動力學方程，比較了其在單基質(zhì)條件下以及添加碳源和氮源作為共基質(zhì)條件下的生物降解特性。研究了羥肟酸類捕收劑的定量結(jié)構(gòu)-生物降解性能關(guān)系(QSBR)模型，初步探討了羥肟酸類捕收劑的生物降解機理。
　　 本論文通過實驗研究得出了以下主要結(jié)論：
　　 (1)在BOD5/CODCr比值法實驗中，濃度為30 mg/L的苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺

3、的BOD5/CODCr比值分別為：0.35、0.33、0.32，三種羥肟酸的比值都大于0.3，可歸為可生物降解有機物，H205的BOD5/CODCr比值為0.09，為難降解有機物。
　　 振蕩培養(yǎng)法實驗中，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺能較快的降解，H205的降解進行緩慢，四種羥肟酸的降解滿足一級動力學方程，四種羥肟酸的反應動力學方程分別為：C=29.32e-0.7717t、C=30.38e-0.6415t、C=

4、29.61e-0.5413t以及C=29.85e-0.1012t。
　　 在高錳酸鉀指數(shù)法實驗中，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸以及N-羥基鄰苯二甲酰亞胺第8 d的降解率分別為58.78％、54.37％、50.36％，均大于30％，第20 d的降解率分別為83.35％、80.88％、79.68％，均大于60％，這三種物質(zhì)為易降解有機物；H205第20d的降解率為27.52％，小于30％，因此H205為較難降解類有機物。參比油酸鈉第4 d

5、的降解率達100％，表明實驗有效。
　　 在改良斯特姆法實驗中，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸和N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和H20528d最終降解率分別為75.09％、72.97％、70.21％、-22.62％，IB值分別為199.37、189.46、187.40、72.06，前三種有機物為可降解有機物，H205為難降解有機物。
　　 綜合四種評價方法的實驗結(jié)果可初步判斷：苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺屬于易降解類有

6、機物，而H205屬于難降解類有機物。
　　 (2)四種羥肟酸類捕收劑在單基質(zhì)條件下的降解性較差，其生物降解過程都滿足一級動力學方程，活性污泥中的微生物沒有被底物飽和，增加羥肟酸初始濃度時其生物降解速率會增加。
　　 在添加碳源和氮源的條件下對羥肟酸類捕收劑進行生物降解，實驗表明，在同時添加葡萄糖和蛋白胨作為共基質(zhì)條件下，苯甲羥肟酸、水楊羥肟酸、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺以及H205的最終降解率分別由單基質(zhì)條件下的63.77％

7、、62.31％、60.58％、36.84％增大到99.26％、99.03％、98.17％、53.87％，共代謝是提高羥肟酸類捕收劑生物降解性的一個有效方法。
　　 (3)建立了羥肟酸類捕收劑的定量結(jié)構(gòu)-初級生物降解性能關(guān)系(QSBR)pri模型：k=2.4083+0.1471EHOMO-0.4703Clog P(R2=0.9530)；定量結(jié)構(gòu)-最終生物降解性能關(guān)系(QSBR)ult模型為：PCD=0.9704-0.0757 EH

8、OMO-0.9628CLogP，R2=0.9022，得出羥肟酸類捕收劑的生物降解性主要受電性參數(shù)EHOMO和疏水性參數(shù)CLogP的影響。
　　 (4)通過紫外光譜和紅外光譜分析，初步判斷羥肟酸類捕收劑降解的可能途徑是在微生物作用下苯環(huán)先生成了苯酚后再生成鄰苯二酚，鄰苯二酚進一步被降解導致苯環(huán)斷裂，可能生成羧酸、帶羥基或羧基的醛，繼續(xù)被降解生成己二烯二酸或者2-羥基己二烯二酸，這些物質(zhì)在微生物作用下最終氧化產(chǎn)物為CO2、H2O。<

9、br>　　 本論文的主要創(chuàng)新點及意義：
　　 (1)采用了四種不同的有機物生物降解性評價方法對羥肟酸類捕收劑的生物降解性進行了系統(tǒng)性評價，四種評價方法相互補充，避免了單一評價方法自身的局限性，為含羥肟酸類捕收劑的選礦廢水的處理提供了科學依據(jù)。
　　 (2)研究了四種羥肟酸類捕收劑分別在單基質(zhì)條件下以及共基質(zhì)條件下的生物降解性，發(fā)現(xiàn)添加碳源、氮源能縮短羥肟酸類捕收劑的降解反應時間，提高降解率，尤其是對難降解羥肟酸類捕收劑