[发明专利]一种利用POPs消减材料降解水体中氯酚类污染物的方法

说明书

本发明公开了一种利用POPs消减材料降解水体中氯酚类污染物的方法。采用方法的要点是利用细菌纤维素固定漆酶制备得到一种POPs消减材料BC/Laccase，将其用于水体中氯酚类污染物的降解。本发明利用细菌纤维素和漆酶两种天然可再生资源为基础原料制备POPs消减材料，在保证良好降解能力的同时，降低了水体中氯酚类污染物的处理成本，提高了经济效益，且缩短了POPs消减材料本身在自然环境中的降解周期，具有重要的经济和环境效益。

技术领域

本发明涉及一种降解水体中氯酚类污染物的方法，特别涉及一种利用POPs消减材料降解水体中氯酚类污染物的方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

水环境污染问题是当前人类发展所必须面对的重大课题。持久性有机污染物(POPs)严重危害人类健康及环境安全。其中，氯酚类化合物(CPs)是POPs中典型的有机卤素污染物，主要包括2-氯苯酚(2-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)等。大多数氯酚类污染物具有生物毒性、生物累积性、化学稳定性及难生物降解等特性，并随氯原子数量增加毒性增强、降解难度增大，易通过食物链在生物体内累积，严重危害人类健康及生态安全。由于氯酚类污染物具有稳定的环状结构，在常规废水处理系统中很难被处理，大多仍残留于工业废水中，最终随外排水流入生态系统，在水体内不断富集造成环境恶化。因此，在排入环境之前必须将其进行去除。氯酚类污染物的降解方法很多，传统的物理和化学法效率低、成本高、应用范围狭窄，还可能产生有害的副产物，严重限制了其在实际废水处理中的应用。因此，需要开发高效消减氯酚类污染物的新环境治理材料，减轻生态系统的氯酚污染负荷。

漆酶存在于多种生物体中，是一类多铜蛋白氧化酶。游离态漆酶在废水处理实际应用中流失严重，难以从水体中分离并循环使用，且易受实际水体复杂环境影响，造成漆酶处理成本大幅上升，限制了其在水环境治理领域的应用与推广。酶固定化技术有望克服上述问题，可在极端条件和化学试剂存在下提高漆酶稳定性，促进漆酶高效回收和再利用，降低其使用成本。纤维素是世界上最为丰富的有机高分子化合物，除了在植物细胞壁中存在外，一些细菌如醋酸杆菌通过发酵培养也可合成细菌纤维素。细菌纤维素具有精细的三维网状结构，其表面含有大量羟基可作为漆酶的结合位点，可考虑将其作为固定漆酶的载体。将漆酶固定于细菌纤维素制备新型POPs消减材料并应用于水体中氯酚类污染物的降解，不但可降低运行成本，提高经济和环境效益，还可以拓展漆酶和细菌纤维素的应用领域，提高产品附加值。

在消除氯酚类污染物领域，中国专利(CN 201910341727.9)“表面负载金的钠钒硼酸盐及其降解氯酚类污染物的应用”通过高级氧化方法，将含有金源和钠钒硼酸盐的混合溶液超声，在氙灯下照射30min，离心得到表面负载金的钠钒硼酸盐，加入含氯酚污染物溶液中避光搅拌，氙灯下照射80-210min，测得100min 2-氯酚脱氯效率可达81.1％；中国专利(CN 201810518093.5)“钒硼酸钠表面负载银材料在可见光下降解氯氛类污染物的方法”以氯代苯酚为污染物，在钒硼酸钠表面负载银材料、污染物浓度在20mg/L的水溶液条件下，在可见光照射下对其进行光催化氧化降解，120min将2-氯酚完全降解，通过高效液相色谱仪分析发现氯酚降解率为100％；中国专利(CN201811504868.X)“一种快速驯化可降解2,4,6-三氯酚的微生物方法”将SBR作为主体反应装置，接种城镇污水处理厂二次沉淀池的活性污泥，采用两阶段方式驯化，即先引入含2,4,6-三氯酚的污水进入SBR进行曝气驯化，获得有一定降解能力的活性污泥，再将蔗糖作为共基质有机碳源，引入SBR反应器曝气驯化，最终获得了具有较高降解2,4,6-三氯酚能力的好氧活性污泥。截至目前，还未见到利用以漆酶和细菌纤维素为基础原料制备的POPs消减材料降解水体中氯酚类污染物的相关工艺技术出现。

漆酶和细菌纤维素均来源于生物体，来源广泛，可为新型POPs消减材料的开发及产业化应用提供良好的资源条件。制备的新型POPs消减材料在保证良好降解能力的同时，可以降低水体中氯酚类污染物的处理成本，提高经济效益，缩短POPs消减材料本身在自然环境中的降解周期，具有重要的经济和环境效益。