吡啶及其衍生物是煤气化和油页岩干馏的副产品,并在制药行业被作为催化剂使用[3]。吡啶及其衍生物均为含氮杂环化合物,由于杂环的高度稳定性,吡啶及其衍生物很难降解。且它们在地面和地下土壤中普遍存在[4],在环境中的持久存在影响着多种环境。吡啶及其衍生物因其杂环结构而水溶性较强, 很容易转移到地下水中, 由于致畸变特性和毒性, 吡啶对健康具有潜在的危害性。随着吡啶及其衍生物在医药、农药、化工等领域的不断应用和发展, 所引起的环境污染和健康问题日益引起人们的关注[5] 。因此,受其污染的水和土壤环境的生物修复是目前环境治理领域的重要课题。论文网
1.2 含吡啶废水的治理方法
目前国内外对含有吡啶废水的主要治理方法有精馏法、光催化降解法、树脂吸附法、生物降解等方法。
1.2.1 精馏法
首先用精馏方法从废水中回收吡啶,由于吡啶—水存在共沸,这一步只能得到吡啶含量50%左右的溶液,接下来用苯作为共沸剂对其脱水以得到含水少的吡啶,如果回收的吡啶量很少,也可以用分子筛脱水。由于废水精馏时吡啶含量很少,精馏塔可以采用直接水蒸汽加热以减少设备投资,并采取废热回收措施以降低能耗。
按废水为常温考虑,每吨废水耗蒸汽毛估0.3吨。这样水、汽、电消耗大概70块左右。吡啶的市价40元/kg左右,每吨废水大约可回收50%含量的吡啶20kg。但精馏的投资成本和运行仍然非常高,属于一般性价比的解决方案[6]。
1.2.2 光催化法
在各种污染治理技术中,TiO2光催化降解有机污染物作为一种理想的环境治理技术而受到人们的广泛关注。该技术可将污水中的许多有机物如染料,卤代物,难降解农药,表面活性剂, 含油废水, 杂环化合物等完全降解为CO2,水和无毒氧化物,且具有效率高,能耗低,操作简便,反应条件温和,适用范围广,无二次污染等特点,具有广阔的应用前景[7]。
以钛酸四丁酯水解法制备TiO2,采用溶胶一凝胶法在膨胀珍珠岩上负载 TiO2,在UV-TiO2体系中对水中吡啶进行光催化降解,结果表明:TiO2加入量为1.25mg/mL,吡啶的光催化降解符合一级动力学方程。加入0.2%H2O2可明显加快吡啶的降解速度,吡啶中氮转化为氨氮,珍珠岩负载型TiO2与粉末TiO2具有相同的催化效能。且便于回收和重复使用[8]。
1.2.3 树脂吸附法
吸附树脂具有很强的吸附能力且易再生,运行成本低廉,因此,树脂吸附法已经成为处理有机废水的有效方法之一,但是如果含盐太高则比较困难,离子会干扰树脂对吡啶的交换[9]。
1.2.4 生物降解法文献综述
生物降解法是利用微生物的新陈代谢,将废水中的污染物进行转化并使其稳定,使之无害化的一种处理方法。微生物法与传统物理、化学法相比,具有经济、高效的优点,更重要的是可以实现污染物质的无害化治理[10]。由于微生物的生存条件温和,通过新陈代谢可使有害物质无害化,有机物质无机化,降解的过程中不需加催化剂就能完成反应。另外微生物来源广泛、易培养、易变异、对环境适应性较强,生产过程中采集好的菌种可以很容易的进行培养繁殖,通过特定条件驯化的微生物就能用来处理相应水质的有毒工业废水[11]。
目前研究者分离鉴定的吡啶及其衍生物的降解菌大部分是细菌, 真菌特别是其中的白腐菌, 对许多难降解物有着良好的降解效果[12]。至今一些著作已报告分离新的高效微生物物种降解吡啶及其衍生物。这些微生物包括节杆菌属,产碱杆菌,芽孢杆菌,短杆菌,棒状杆菌,大头杆菌,球状菌,诺卡氏菌,嗜盐放线菌,类杆菌,脂肪杆菌[13]等。