酯基季铵盐浮选剂最佳生物降解条件的测试评估(2)

人气指数:点发布时间:2014-09-01 11:49 来源：http://www.zgqkk.com 作者：刘国华等

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　　1.5 评价标准

　　参照参考文献[16]对有机物生物降解试验的分级标准，见表2。

　　2 结果与讨论

　　2.1 不同曝气量条件下的生物降解率测试分析

　　设置受测试物酯基季铵盐的浓度为20 mg DOC/L，接种污泥浓度为120 mg MLSS/L，调节曝气量分别为15～30 L/h，控制水浴温度为（25±1）℃，此时两种酯基季铵盐的生物降解率测试试验结果如图2和图3所示。

　　由图2与图3可知，单酯季铵盐在生物降解初期迅速降解，而微生物在降解其生成的中间产物时，两种酯基季铵盐均有一段时间的适应期。曝气量为15、20 L/h时，两种酯基季铵盐在10 d的生物降解率均超过10%，28 d的生物降解率均超过60%，根据OECD301评价标准，酯基季铵盐达到易生物降解性标准；而当曝气量为30 L/h时，28 d时单酯季铵盐、双酯季铵盐的生物降解率分别为49.65%和29.36%，明显偏低，说明曝气量对酯基季铵盐的生物降解有一定影响。当曝气量增大时，生物降解率降低，前期可能是微生物相互竞争导致营养物质匮乏；后期可能是长时间大量曝气导致污泥解体或提前老化，从而降低了微生物活性。

　　2.2 不同接种污泥浓度条件下的生物降率测试分析

　　设置受测试物酯基季铵盐的浓度为20 mg DOC/L，调节接种污泥浓度分别为40、160 mg MLSS/L，保持水浴温度为（25±1）℃。根据2.1的试验结果，控制本次测试的曝气量为15 L/h，此时两种酯基季铵盐的生物降解率测试结果如图4和图5所示。由图4与图5可知，接种污泥浓度分别为120和160 mg MLSS/L，降解10 d，两种酯基季铵盐的生物降解率均超过10%，28 d的降解率均超过60%；而当接种物浓度为40和80 mg MLSS/L时，降解28 d，两种酯基季铵盐的生物降解率均达到60%。此现象可能是季铵盐的毒性或灭菌性造成的，在活性污泥浓度较低的环境下，相对高剂量的药剂对微生物活性产生较强的抑制作用。试验表明，接种污泥浓度为160 mg MLSS/L时，单酯、双酯季铵盐的生物降解效果最好。值得注意的是图4中120、160 mg MLSS/L测试组的生物降解曲线在第15 d发生了交叉，图5中40、80 mg MLSS/L测试组的生物降解曲线在第7 d发生了交叉，出现了低浓度测试组的生物降解率反超高浓度测试组的现象。这可能是由于低浓度接种污泥测试组在测试过程中，酯基季铵盐被吸附在活性污泥胶体上，出现了暂时消失的假降解现象所致[17]。

　　2.3 不同起始浓度条件下的生物降解率测试分析

　　设置酯基季铵盐受试物浓度分别为10～40 mg/L，恒温水浴温度为（25±1）℃。根据2.2试验结果，设置接种污泥浓度为160 mg MLSS/L，曝气量为15 L/h，试验结果如图6和图7所示。由图6可知，单酯季铵盐在浓度为10 mg/L时，28 d最终生物降解率达到99.17%，但是10 d的生物降解率只有8.99%，此现象可能是微生物相互争夺有限的生长因子产生的拮抗作用，致使微生物适应期变长，此条件下单酯季铵盐仅达到可生物降解标准；当单酯季铵盐在浓度为20 mg/L时，28 d最终生物降解率为93.62%，10 d的生物降解率为33.20%，达到了易生物降解标准；而当受试物浓度分别为30 mg和40 mg DOC/L时，单酯季铵盐10 d的生物降解率分别为36.90%、12.10%，28 d的生物降解率分别为59.07%、39.13%，此时为可降解药剂。由图7可知，4种不同浓度的双酯季铵盐10 d的生物降解率均超过10%。浓度为10、20和30 mg DOC/L时，双酯季铵盐28 d的生物降解率分别为87.92%、80.13%和66.00%；而当其浓度为40 mg DOC/L时，28 d的生物降解率为53.00%，说明高浓度药剂对微生物具有一定毒性。

　　3 结论

　　1）测试不同曝气量条件下酯基季铵盐的生物降解性。当曝气量为15 L/h时，酯基季铵盐的生物降解效果最好。

　　2）采用不同浓度接种污泥测试酯基季铵盐的生物降解性。接种污泥浓度为120、160 mg MLSS/L时，单酯、双酯季铵盐均达到易生物降解的标准，以160 mg MLSS/L接种浓度生物降解效果最好。当接种污泥浓度为30、60 mg/L时，两种酯基季铵盐仅达到可生物降解标准，说明当微生物浓度较低时，药剂的毒性可能对有限的微生物产生抑制作用。

　　3）测试不同浓度酯基季铵盐的生物降解性。在受试物浓度为10、20 mg DOC/L时，单酯、双酯季铵盐的降解效果较好；30、40 mg DOC/L浓度组降解率相对较低。表明高浓度酯基季铵盐会影响微生物生长环境，不利于微生物的新陈代谢。

　　4）综合成本及环境保护等因素考虑，评估出适合酯基季铵盐最佳生物降解的环境条件为：曝气量15 L/h，反应温度25 ℃，初始接种量160 mg MLSS/L，酯基季铵盐最佳起始浓度20 mg DOC/L。此时，单酯基季铵盐、双酯基季铵盐10 d的生物降解率分别为33.20%、23.10%，28 d的生物降解率分别为93.62%、80.13%，按照OECD对有机物生物降解试验的分级标准，论文格式酯基季铵盐属于易生物降解有机物。

　　参考文献：

　　[1] 包永照.季铵盐的研究进展[J].精细化工，2002，19：14-15.

　　[2] 杨雪苹，蒋文伟.硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐的合成与应用[J].毛纺科技，2009，37（2）：32-35.

　　[3] 来肖，郭睿，赵艳艳，等. 新型纺织柔软剂酯基季铵盐的好氧生物降解性研究[J].皮革与化工，2011，28（2）：10-12.

　　[4] 周飞，王钦钦，张芝利. 绿色织物柔软剂的合成及其生物降解性[J]. 西安石油大学学报（自然科学版），2011，26（1）：108-112.

　　[5] 王燕，李遵峰.可生物降解表面活性剂发展的瓶颈与机遇[J]. 中国洗涤用品工业，2007（6）：44-48.

　　[6] 鲍亮，姚永丽等.王嘉冷配型酯基季铵盐阳离子表面活性剂[J]. 中国洗涤用品工业，2013（1）：57-61.

　　[7] 王友国，王佩维，姚晨之，等. 织物柔软剂酯基季铵盐生物降解性的研究[J].化工新型材料，2005，33（7）：19-21.

　　[8] 杨建洲，张锐，宁万涛. 酯基双子表面活性剂的合成及性能[J].日用化学工业，2007，37（1）： 13-15.

　　[9] 刘国华，王振燕，朱莹，等.双酯基季铵盐生物降解影响因素的研究[J].河南师范大学学报（自然科学版），2013，41（5）：131-134.

　　[10] GB/T 20778-2006，水处理剂可生物降解性能评价方法-CO2生成量法[S].

　　[11] 罗世霞，朱淮武，张笑一. 脂肪醇聚氧乙烯醚的厌氧与好氧生物降解性[J].日用化学工业，2004，34（2）：77-79.