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表面活性剂的生物降解性能对表面活性剂工业的可持续发展具有重要意义,因此开展表面活性剂生物降解性能的研究非常必要,但是到目前为止,我国只有评价表面活性剂初级生物降解性能的标准试验方法,还没有评价表面活性剂最终生物降解性能的标准试验方法,系统评价表面活性剂生物降解性能的试验方法体系还没有建立,因此,开展这方面的研究具有重要意义。本论文使用连续活性污泥法研究了几种表面活性剂的生物降解性能,为建立切实可行的试验方法提供实验基础。
首先,考察了实验温度,活性污泥固体悬浮物浓度(MLSS),曝气罐内溶解氧含量(DO),水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)对实验的影响,确定了连续活性污泥法的实验条件,并通过降解直链烷基苯磺酸钠(LAS)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO7),将所得结果与文献值进行比较,验证了实验条件的可行性。
其次,研究了壬基酚聚氧乙烯醚NP-10的初级生物降解性能,最终生物降解性能和其中苯环的降解情况,考察了HRT对降解的影响。结果表明NP-10的初级生物降解度超过了90％,最终生物降解度超过了80％,苯环的降解度超过了50％,延长HRT对NP-10的初级生物降解没有影响,对最终生物降解影响不大,对苯环的降解影响较大。
再次,通过电喷雾质谱检测NP-10及其降解中间体,推测了NPnEO可能的生物降解途径。结果表明:(1)长EO链NPnEO通过EO链断裂途径生成短EO链NPnEO；短EO链NPnEO在烷基链末端ω-氧化生成CAPnEO,并继续β-氧化脱除烷基链,生成短烷基链短EO链的CAPnEO；CAPnEO随着EO链的断裂生成HOOC-(CH2)a-C6H4-OH；HOOC-(CH2)a-C6H4-OH中的苯环能发生开环作用,逐步生成HOOC—CO-(CH2)a-COOH和HOCH2COOH,并最终降解为CO2、H2O等无机物。(2)NPnEO通过ω/β-氧化作用生成NPnEC；NPnEC的烷基链经过ω/β-氧化形成CAPnEC,CAPnEC发生EO链断裂生成HOOC-(CH2)-C6H4-OH,最后苯环开环降解为CO2、H2O等无机物。
最后,检测了两种聚醚改性三硅氧烷的水解和生物降解性能。中性条件下,二者的水解度都低于5％；初级生物降解度都约为30％；最终生物降解度都约为25％。说明这两种聚醚改性三硅氧烷在中性条件下基本不水解,都难于初级生物降解和最终生物降解。