离子液体毒性、可生化性及生物降解性的研究

论文摘要

离子液体是指在室温附近很大的温度范围内均为液体的离子化合物。由于其具有液体温度区间大、溶解范围广、蒸气压极低、热稳定性好等特性而有望成为工业过程的一种重要绿色溶剂。近年来,离子液体作为溶剂和催化剂在有机合成方面的研究十分活跃,另外,也有大量应用于分离过程的研究报道。虽然离子液体被看作是水和超临界流体之后的第二代最有前景的绿色溶剂,但是随着研究的深入,人们逐渐认识到离子液体作为新型绿色溶剂本身的绿色性问题。离子液体的大规模应用终究会产生工艺废水,由于离子液体的优良稳定性,使其有可能突破传统的污水处理单元而进入自然水系,最终形成持久性污染物（POPs）,而离子液体在环境中存在所造成的后果,还不得而知。近年来,虽然有相关文献报道离子液体的毒性、可生化性及生物降解性,但是总体来说这方面的数据还是相当少的。为了更好地利用离子液体,更好地保护环境,有必要进一步研究离子液体的毒性、可生化性和生物降解性。本课题选取3种典型农作物和2种活性污泥为作用对象,研究离子液体毒性、可生化性和生物降解性。主要研究内容包括以下5部分:1.选取3种典型农作物（白菜、黄瓜和玉米）为作用对象,研究5种离子液体的毒性。结果表明:离子液体对白菜、黄瓜和玉米具有一定的毒害作用,且随着离子液体浓度和作用时间的增加而增加。2.选取生活污泥为作用对象,研究10种离子液体的毒性和可生化性。结果表明:除[BMIM][CH3COO]以外,其余9种离子液体都对活性污泥微生物有毒害作用,会抑制微生物的生长,而且随着基质浓度的增加,这种抑制效应也增加。而[BMIM][CH3COO]非但对活性污泥微生物没有毒害作用,反而有利用微生物的生长。3.选取生活污泥为作用对象,研究4种原料的毒性和可生化性,同时还研究了原料对离子液体毒性和可生化性的影响。结果表明:离子液体的可生化性与原料有关。4.选取生活污泥和工业污泥为作用对象,研究驯化时间和活性污泥种类对离子液体生物降解性的影响。结果表明:生活污泥经过驯化对离子液体的适应性并没有提高,而工业污泥经过驯化对离子液体的适应性有显著提高。5.选取工业污泥为作用对象,研究6种离子液体在3种不同浓度下的生物降解速率,另外还研究了浓度对离子液体生物降解速率的影响。结果表明:同一物质的降解速率随着浓度的增加而增加,不同物质在同一浓度下的降解速率有所不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 离子液体的介绍
• 1.2 离子液体的制备
• 1.3 离子液体的应用
• 1.3.1 在电化学中的应用
• 1.3.2 在分离过程中的应用
• 1.3.3 在绿色化学中的应用
• 1.4 离子液体结构对毒性的影响
• 1.4.1 阳离子主基团对离子液体毒性的影响
• 1.4.2 侧链长度对离子液体毒性的影响
• 1.4.3 阴离子种类对离子液体毒性的影响
• 1.5 离子液体对生物活性的影响
• 1.5.1 离子液体对微生物活性的影响
• 1.5.2 离子液体对低等动物的影响
• 1.5.3 离子液体对高等动物的影响
• 1.6 离子液体的生物降解性
• 1.7 课题提出的目的和意义
• 1.8 论文的主要工作
• 第二章 离子液体对植物发芽的毒性影响
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与仪器
• 2.3 发芽实验
• 2.3.1 实验步骤
• 2.3.2 测定方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 离子液体对白菜种子发芽及根伸长的影响
• 2.4.2 离子液体对黄瓜种子发芽及根伸长的影响
• 2.4.3 离子液体对玉米种子发芽及根伸长的影响
• 2.5 小结
• 第三章 活性污泥的培养和驯化
• 3.1 前言
• 3.2 培养和驯化过程中的指标、影响因素
• 3.2.1 培养和驯化过程中的指标
• 3.2.2 培养和驯化过程中的影响因素
• 3.3 活性污泥处理系统运行中的异常情况
• 3.4 活性污泥的培养和驯化过程
• 3.4.1 实验材料
• 3.4.2 活性污泥的培养过程
• 3.4.3 活性污泥的驯化过程
• 第四章 耗氧速率法研究常见离子液体的毒性和可生化性
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.3 离子液体的制备
• 4.4 耗氧速率实验
• 4.5 毒性和可生化性的评价方法
• 4.5.1 生化呼吸线法
• 4.5.2 相对耗氧速率法
• 4.6 实验结果与讨论
• 4.6.1 不同离子液体毒性和可生化性的实验结果
• 4.6.2 离子液体浓度对其毒性和可生化性的影响
• 4.6.3 侧链长度对离子液体毒性和可生化性的影响
• 4.6.4 阴离子变化对离子液体毒性和可生化性的影响
• 4.6.5 阳离子种类对离子液体毒性和可生化性的影响
• 4.6.6 离子液体制备原料的毒性和可生化性
• 4.7 小结
• 第五章 离子液体生物降解性研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与仪器
• 5.3 离子液体浓度的测定
• 5.3.1 离子液体分析方法的选择
• 5.3.2 液相色谱法测定离子液体浓度
• 5.4 动力学理论方程
• 5.5 实验结果与讨论
• 5.5.1 两种活性污泥的驯化结果
• 5.5.2 工业活性污泥对不同离子液体的降解结果
• 5.5.3 生活污泥驯化对离子液体可生化性的影响
• 5.5.4 工业污泥驯化对可生化性的影响
• 5.5.5 不同离子液体的降解及其动力学分析
• 5.5.6 不同离子液体降解速率的比较
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 本论文的创新点
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士论文期间发表的学术论文及其成果
• 作者和导师简介