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研究生:陳雅芳
研究生(外文):Ya-Fang Chen
論文名稱:供氫薄膜生物反應槽之二氯酚脫氯研究
指導教授:曾四恭曾四恭引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:環境工程學研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:還原性脫氯自營氫細菌氯酚
外文關鍵詞:chlorophenolreductive dechlorinationautotrophic hydrogen bacteria
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氯酚化合物被廣泛使用於人造化合物的合成,如殺蟲劑、殺草劑及染料等,由於氯酚化合物對生物體具有毒性,因此氯酚污染物的處置也廣受重視。本研究嘗試以氫氣取代外加之有機碳源,可避免有機物污染之問題,及提供足夠的能量使微生物進行還原脫氯反應,並以生物膜方式培養氫細菌,評估其對二氯酚化合物還原性脫氯之能力。
研究結果顯示以PVA-褐藻膠共聚包埋法建立之氫細菌生物膜系統,對二氯酚有良好的氯酚降解效率。於2,4-DCP進流濃度負荷為0.269 g/m2d時,脫氯效率為58 %,脫氯量達0.156 g/m2d;於3,4-DCP進流濃度負荷為0.179 g/m2d時,脫氯效率為72%,脫氯量達0.134 g/m2d。而由不同二氯酚馴養過程中,推測二氯酚化合物對氫細菌的毒性可能為2,4-DCP>3,4-DCP>2,5-DCP。另外由脫氯產物4-CP的產生則驗證了在脫氯反應中,鄰位與間位氯基較對位氯基容易去除。
在氫細菌系統中加入硝酸鹽及硫酸鹽,結果顯示不僅會影響2,4-DCP降解效率,且亦會影響原本的脫氯途徑。硝酸鹽之脫硝作用可能促使中間產物單氯酚進行無氧氧化,因此有利於脫氯後段反應4-CP之降解,而脫硫反應的影響僅止於競爭接收氫氣提供之電子而已。故對2,4-DCP之總體影響而言,推測脫硝反應有利於2,4-DCP之分解,而脫硫反應反而稍會影響2,4-DCP之降解速率。
第一章 前言
1-1研究緣起…………………………………………………………01
1-2 研究目的及內容…………………………………………………02
第2章 文獻回顧
2-1氯酚化合物的污染來源…………………………………………03
2-1-1氯酚化合物之特性…………………………………………03
2-2氯酚化合物之生物分解途徑……………………………………05
2-2-1氯酚化合物之好氧代謝途徑………………………………05
2-2-2氯酚化合物之厭氧代謝途徑………………………………06
2-3生物性脫氯的影響因子…………………………………………08
2-3-1酸鹼度之影響………………………………………………08
2-3-2溫度之影響…………………………………………………08
2-3-3電子供給者之影響…………………………………………09
2-3-4電子接受者之影響…………………………………………10
2-3-5不同還原環境之影響………………………………………10
2-4氧化還原電位(ORP)……………………………………………13
2-5厭氧脫氯菌之特性………………………………………………14
2-6薄膜生物反應槽之應用…………………………………………17
2-7固定化細胞擔體之應用…………………………………………19
第三章 材料與方法
3-1 研究架構…………………………………………………………20
3-2 反應槽設備………………………………………………………22
3-3 反應槽建立………………………………………………………23
3-3-1 菌種來源……………………………………………………23
3-3-2 反應槽建立…………………………………………………23
3-3-3 生物膜馴養…………………………………………………24
3-4 反應槽操作條件試驗(連續流試驗)……………………………25
3-4-1 不同二氯酚之降解試驗……………………………………25
3-4-2 環境因子之影響試驗………………………………………26
3-5 批次試驗…………………………………………………………27
3-6 分析方法與實驗設備……………………………………………28
第四章 結果與討論
4-1 反應槽之馴養……………………………………………………30
4-2 氫細菌對2,4-DCP之降解效率探討……………………………32
4-2-1 在2,4-DCP不同進流負荷條件下之分解效率探討………32
4-2-1-1 在2,4-DCP不同進流負荷條件下之分解效率……32
4-2-1-2 反應槽之脫氯反應批次試驗………………………36
4-2-2 硝酸鹽對氯酚脫氯的影響探討……………………………39
4-2-2-1 硝酸鹽對氯酚脫氯效率的影響……………………40
4-2-2-2 硝酸鹽對氯酚脫氯反應途徑的影響………………44
4-2-3 硫酸鹽對氯酚脫氯的影響探討……………………………47
4-2-3-1 硫酸鹽對氯酚脫氯效率的影響……………………47
4-2-3-2 硫酸鹽對氯酚脫氯反應途徑的影響………………51
4-3 氫細菌對3,4-DCP之降解效率探討……………………………54
4-3-1 在3,4-DCP不同進流負荷條件下之分解效率……………54
4-3-2 反應槽之脫氯反應批次試驗………………………………57
4-4 氫細菌對2,5-DCP降解效率探討………………………………61
4-5 氫細菌對不同氯酚化合物之降解效率探討……………………63
第五章 結論與建議
5-1 結論………………………………………………………………65
5-2 建議………………………………………………………………66

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