摘 要

邻苯二甲酸二甲酯PAEs在工业生产中具有普遍的应用。PAEs作为塑料增塑剂有研究表明邻苯二甲酸酯广泛分布于地表水体、大气和土壤中其具有致癌性、致畸性以及破坏生物内分泌系统、免疫系统等特性。对环境存在非常大的影响。针对PAEs在环境中产生的危害以及生物化学分解原理进行了综述。PAEs可通过物理光解等方式来分解，利用化学氧化也能达到很好的降解效果。目前生物降解法应用广泛，降解效率较高。

邻苯二甲酸二甲酯在环境中存在物理降解、化学降解和生物降解的行为，其降解速率各有不同，而生物降解是邻苯二甲酸二甲酯在环境中降解的主要途径。我们利用生物电化学耦合体系来降解DMP，探究不同的停留时间、电压以及水负荷条件对DMP降解率的影响。研究表明停留时间在50 h时，DMP去除率最高，且电化学生物耦合厌氧体系的降解效果明显优于纯厌氧生物体系。体系电压保持在1. 23 v左右，DMP的去除率最高效果最好。

关键词：邻苯二甲酸二甲酯 生物电化学 厌氧降解

Study on Electrochemical Enhanced Biodegradation of Dimethyl Phthalate

Abstract

Dimethyl phthalate is mainly used as a plasticizer. Studies have shown that phthalates are widely distributed in surface water, atmosphere and soil. It has carcinogenic, teratogenic and destruction of biological endocrine system, immune system and other characteristics. The pollution of the dimethyl phthalate in the environment and the physicochemical and biodegradable mechanism were reviewed. Phthalic acid dimethyl ester in the environment of physical degradation, chemical degradation and biodegradation behavior, the degradation rate is different, and biodegradation is dimethyl phthalate degradation in the environment the main way. We used bioelectrochemical coupling system to degrade DMP to explore the effect of different residence time, voltage and water load conditions on DMP degradation rate. The results showed that the removal rate of DMP was the highest at 50h, and the degradation effect of electrochemical bio-coupled anaerobic system was better than that of pure anaerobic biological system. System voltage remained at 1.32v or so, DMP removal rate of the best results best.

Key words: Dimethyl phthalate； Bioelectrochemistry； Anoerobic degradation

目录

摘 要 II

ABSTRCAT II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景： 1

1.1.2 邻苯二甲酸酯的污染现状： 1

1.1.3 邻苯二甲酸酯的毒性危害: 2

1.2 邻苯二甲酸酯的降解方法研究进展 3

1.2.1 物理降解 3

1.2.2 化学降解 3

1.2.3 生物降解 4

1.3 电化学生物耦合法的研究现状 4

1.4 研究目的和内容 5

1.4.1 研究目的 5

1.4.2 研究内容 5

第二章 生物电化学耦合体系对DMP厌氧降解的研究 6

2.1 实验仪器与设备 6

2.1.1 实验试剂 6

2.1.2 实验仪器 6

2.1.3 实验步骤 7

2.2 反应器构建 8

2.2.1 粒子电极 8

2.2.2 微生物挂膜驯化 8

2.3 实验方法 9

2.3.1 实验步骤 9

2.3.2 水样预处理及分析方法 9

2.4 生物电化学厌氧降解条件分析 10

2.4.2 不同停留时间DMP（COD）的去除率 10

2.4.3 不同电压DMP（COD）的去除率 12

2.4.4 不同进水负荷条件对DMP（COD）去除的影响 13

2.5 DMP降解途径分析 15

2.5.1 邻苯二甲酸二甲酯在传统厌氧系统中的降解途径 15

2.5.2 邻苯二甲酸二甲酯在厌氧生物耦合电化学系统中的降解途径 15

2.6 生物电化学厌氧共代谢处理DMP的研究 16

2.7 本章小结 17

第三章 结论与展望 18

3.1 结论 18

3.2 展望 18

参考文献 20

第一章 文献综述

研究背景：

PAEs作为增塑剂在工业上获得大范围的使用，可用于改善聚合物分子链的结晶性和移动性。在生物学中的研究发现它能干扰生物循环系统和免疫系统。常见的PAEs有邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate，DMP)、邻苯二甲酸二正丁酯(Diisobutyl phthalate，DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate，DEP) ^[1]。

随着塑料工业的发展，PAEs广泛用于塑料、粘合剂、橡胶等行业。有研究表明PAEs的液态温度区间较大，因此PAEs的流动性较好容易挥发到外部环境中。PAEs会通过多个渠道扩散到水体、大气、土壤等环境中。对自然环境和生态系统造成严重的危害。邻苯二甲酸酯会通过地表水以及地下水两个途径对水体造成污染。邻苯二甲酸酯主要通过污水排放或者自然水循环等方式进入自然环境中。研究表明，分子质量较低的PAEs相对于分子质量高的更易溶于水，更容易通过水体转移到各类环境中。

目前DMP可以通过物理消解、化学分解和生物降解这三种途径达到去除环境DMP的目的。本文综述了近年来DMP在水中的污染现状、降解方式，并对其降解机制进行了初步的解析和讨论。建立了一种新型厌氧生物反应器耦合三维粒子电极的反应体系，由于侧链较短且极具代表性，选取邻苯二甲酸二甲酯为模式污染物，通过与纯厌氧降解目标污染物的对比，探索了生物电化学耦合厌氧体系降解邻苯二甲酸二甲酯的最佳条件，并针对其在两个不同系统中的降解途径做了初步的推测和比较，以期得出邻苯二甲酸酯类的厌氧降解新途径，为深入处理邻苯二甲酸酯类废水提供基本的数据支持和理论依据。

1.1.1 邻苯二甲酸酯的污染现状

邻苯二甲酸酯可以在气体环境、水体环境和土壤污泥中检测，并具有较高的含量。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁苄酯 (BBP)、DBP、DEP、DMP等6种PAEs被美国国家环保局列为优先控制的有毒污染物^[1] ，DEP、DMP和DOP三种PAEs也作为中国环境优先控制污染物^[2]。邻苯二甲酸酯在工业产品中基本通过氢键和范德华力这两种方式结合。容易在生产和使用等过程中逐渐迁移到水体、大气和土壤环境中，成为严重的污染物^[3]。