氨基硅油的生態(tài)毒性及其在廢水中的脫除與降解研究.pdf

1、中國(guó)作為全球紡織品生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，紡織印染產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氨基硅油(Poly(dimethylaminostyrene)，PDMAS）作為重要的紡織印染助劑，生產(chǎn)和使用量都十分巨大，在生產(chǎn)和使用過程中氨基硅油可隨廢水排放進(jìn)入環(huán)境，威脅環(huán)境安全。曾同樣作為重要紡織印染助劑的二甲基硅油（Polydimethylsiloxane，PDMS），在環(huán)境行為等方面已有較為系統(tǒng)的研究報(bào)道，但針對(duì)氨基硅油的研究國(guó)內(nèi)外卻開展不多。鑒于此，本

2、論文較為系統(tǒng)的研究了氨基硅油環(huán)境生態(tài)毒性、氨基硅油ASBR厭氧生物降解性、氨基硅油Fenton氧化脫除機(jī)制與降解途徑，主要研究結(jié)果如下:
　　 1、氨基硅油的發(fā)光菌發(fā)光抑制、蚯蚓急性毒性、白菜種子發(fā)芽和根伸長(zhǎng)抑制等毒性試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于各檢測(cè)終點(diǎn)，在氨基硅油微乳液暴露濃度為0.05～2.5mg/mL及氨基硅油暴露濃度為0.01～1.0mg/g范圍內(nèi)，均有明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，氨基硅油的氨值和粘度在三種毒性測(cè)試試驗(yàn)中表現(xiàn)出不

3、盡相同的影響:高氨值氨基硅油微乳液比低氨值氨基硅油微乳液對(duì)發(fā)光細(xì)菌表現(xiàn)出更顯著的發(fā)光強(qiáng)度抑制作用，這可能與氨基硅油側(cè)鏈上氨烴基及其質(zhì)子化過程的作用有關(guān);氨基硅油粘度不同則對(duì)發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光抑制沒有顯著的影響。氨基硅油的粘度顯著影響了氨基硅油對(duì)蚯蚓的毒性作用，高粘度的氨基硅油比低粘度的氨基硅油表現(xiàn)出更高的蚯蚓減重率和更低的蚯蚓存活率，而氨基硅油的氨值高低則對(duì)蚯蚓的減重和存活沒有顯著影響。氨基硅油的氨值、粘度對(duì)種子發(fā)芽和根伸長(zhǎng)的抑制作用均不產(chǎn)

4、生顯著的影響。
　　 2、氨基硅油的ASBR厭氧生物降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):ASBR反應(yīng)器模擬厭氧降解過程中，僅有不高于9.5％的氨基硅油隨出水排出反應(yīng)器進(jìn)入環(huán)境，大部分氨基硅油被留滯或積累在反應(yīng)器內(nèi)（反應(yīng)器壁及污泥吸附），最終通過污泥排入環(huán)境。ASBR反應(yīng)器進(jìn)出水和污泥中有機(jī)物分子量和官能團(tuán)的檢測(cè)表明，較高分子量的氨基硅油更多被滯留或積累在反應(yīng)器內(nèi)，且氨基硅油在ASBR厭氧生物處理過程中未發(fā)生明顯的降解過程。此外，厭氧搖瓶降解性檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

5、進(jìn)一步驗(yàn)證，在厭氧生物處理過程中氨基硅油基本不能被有效生物降解。
　　 3、氨基硅油Fenton氧化降解與脫除機(jī)制研究發(fā)現(xiàn):Fenton試劑氧化技術(shù)可以有效處理氨基硅油徼乳液廢水，其COD去除率達(dá)到80％左右;在Fenton試劑氧化作用下，氨基硅油主要通過絮凝吸附作用得到脫除，但是因氧化作用而產(chǎn)生的降解反應(yīng)對(duì)氨基硅油的脫除起到了關(guān)鍵作用;且在此過程中，氨基硅油的分子量與COD去除率表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，較高分子量的氨基硅油樣本的去

6、除效率較高。在Fenton試劑氧化過程中，氨基硅油的降解途徑表現(xiàn)為:a）氨基硅油首先在低pH值條件下發(fā)生環(huán)化反應(yīng);b）隨后由于羥基自由基的氧化作用發(fā)生側(cè)鏈的斷鏈反應(yīng);c）與此同時(shí)，氨基硅油主鏈在羥基自由基的氧化作用下發(fā)生無規(guī)斷鏈反應(yīng)，氨基硅油的平均分子量明顯降低。此外，反應(yīng)過程中的H2O2、Fe2+、ORP、pH值等參數(shù)的變化趨勢(shì)顯示:氨基硅油的氨值和分子量明顯影響了Fenton氧化反應(yīng)體系中H2O2的消耗，同時(shí)Fenton氧化降解過程

7、產(chǎn)生的中間活性產(chǎn)物顯著影響了Fenton反應(yīng)的進(jìn)程。
　　 總之，相對(duì)于二甲基硅油，氨基硅油表現(xiàn)出較為明顯的生態(tài)急性毒性。同時(shí)，氨基硅油主要通過污水處理過程的污泥處置進(jìn)入環(huán)境，僅有少量的氨基硅油隨廢水排放進(jìn)入環(huán)境水體和沉積物中，并且在污水生化處理過程中氨基硅油不能被有效的生物降解。Fenton試劑產(chǎn)生的氧化作用可以破壞氨基硅油的分子結(jié)構(gòu)，并通過絮凝和吸附作用有效脫除廢水中的氨基硅油。這些研究結(jié)果可以為氨基硅油的安全使用和氨基硅油