表面活性劑與環(huán)境表面活性劑的生物降解

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線上考核、互動、評價：50%期末考試：50%表面活性劑與環(huán)境表面活性劑的毒性與環(huán)境危害*表面活性劑的生物降解*綠色表面活性劑*

【學(xué)習(xí)指南】內(nèi)容提要：

表面活性劑的生物降解定義。各類表面活性劑的生物降解概述。表面活性劑的生物降解過程。表面活性劑的生物降解方式與研究。表面活性劑的生物降解表面活性劑對環(huán)境的影響

——表面活性劑的環(huán)境危害、生物降解重點：表面活性劑的生物降解表面活性劑的生物降解6

表面活性劑的生物降解是指表面活性劑在環(huán)境因素作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從對環(huán)境有害的表面活性劑分子逐步轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的小分子（如CO2、NH3、H2O等）從而引起化學(xué)和物理性質(zhì)發(fā)生變化。概念與定義表面活性劑的生物降解7非離子型表面活性劑：直鏈比支鏈容易降解，支鏈越多，越難降解；芳基比脂肪烷基難降解；烷基糖苷類表面活性劑是生物降解性最好的非離子表面活性劑。多數(shù)陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑能降解;陽離子型表面活性劑基本不能降解。陰離子表面活性劑降解順序：直鏈＞帶支鏈直鏈＞烷基中端基為三甲基取代者＞芳烴;直鏈烷基苯磺酸鈉中，C5~C12烷基的降解速度快，因此洗滌劑商品中以直鏈?zhǔn)榛交撬徕c為主。在陰離子型表面活性劑中，帶支鏈結(jié)構(gòu)的多數(shù)生物降解性差。表面活性劑的生物降解8陽離子表面活性劑：烷基三甲基氯化銨和烷基芐基二甲基氯化銨易降解，二烷基二甲基氯化銨、烷基吡啶氯化物難降解。兩性表面活性劑：氨基酸、卵磷脂、合成型的咪唑啉、甜菜堿類等，生物降解性都很高。兩性離子型表面活性劑因本身毒性小，因而考慮生物降解性較少，然而一些合成的兩性離子型表面活性劑生物降解性很好，如咪唑啉兩性離子表面活性劑水溶液在12h內(nèi)生物降解率大于90％。有些兩性離子型表面活性劑如卵磷脂類，本身是一種天然產(chǎn)物，不僅無毒，生物降解性極高，而且還是一種營養(yǎng)劑。表面活性劑的生物降解生物降解過程9初級降解（母體分子結(jié)構(gòu)消失，特性發(fā)生改變）初級生物降解是指在微生物作用下表面活性劑特性消失所需要的最低程度的生物降解作用。某些特征官能團(tuán)發(fā)生氧化作用而喪失表面活性；如喪失潤濕、分散、乳化、消泡等特性。表面活性劑的生物降解10次級降解（降解產(chǎn)生的任何產(chǎn)物不再導(dǎo)致污染）次級降解是指降解得到的產(chǎn)物不再污染環(huán)境的生物降解作用，即產(chǎn)物被釋放到空氣、土壤、水源等環(huán)境中，不會影響污水處理、不毒害水中生物。生物降解過程表面活性劑的生物降解11最終降解（完全轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無機物和代謝物）完全轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、NH3等無機物或與微生物正常代謝過程相關(guān)的產(chǎn)物，成為無害的最終產(chǎn)物。一般來說，脂肪基比芳香基、直鏈比支鏈易降解，極性基團(tuán)中的羧基、磺酸基、硫酸基和乙氧基易降解。直鏈烷基化合物、烷基醇聚氧乙烯類化合物、烷基多苷類以及生物表面活性劑易降解生物降解過程表面活性劑的生物降解降解方式12ω

-氧化：末端甲基被氧化成相應(yīng)的脂肪醇和脂肪酸(ou)(mi)(ga)β-氧化：羧基被輔酶A酯化生成脂肪酸輔酶A酯，不斷釋放乙?；o酶A和比初始物少兩個C原子的脂肪酸輔酶A酯。芳環(huán)氧化：芳香族化合物被氧化表面活性劑的生物降解表面活性劑的生物降解研究13表面活性劑降解積極意義：能加大環(huán)境中碳?xì)浠衔锏奈账俣?，附帶協(xié)同降解其他污染物。消極意義：大量消耗礦物質(zhì)和氧氣；毒害降解菌，延緩生物降解速率；代謝中間產(chǎn)物可能具有更大的毒性；延遲其他有機污染物的降解表面活性劑的生物降解14表面活性劑的濃度時影響毒性的關(guān)鍵因素濃度較低，對環(huán)境是有利的濃度較高，對環(huán)境毒性顯著增強一般來說，直鏈越短其毒性就越大表面活性劑的生物降解生物降解的影響因素15微生物活性：與微生物種類、表面活性劑及其他有機污染物的濃度、溫度、pH等有關(guān)。高濃度的表面活性劑會降低微生物活性，在降解前需用臭氧進(jìn)行預(yù)處理。一般來說，常溫、pH近中性條件下微生物活性高。含氧量：生物降解屬于氧化還原反應(yīng)，分為需氧降解和厭氧降解兩類。一般而言，脂肪酸鹽、a-烯基磺酸鹽、對烷基苯基聚氧乙烯醚等在需氧和厭氧條件下都能降解陽離子表面活性劑僅在需氧條件下降解。表面活性劑的生物降解生物降解的影響因素16地表深度：微生物在不同土壤中的濃度和活性隨著空間的分布而不同化學(xué)結(jié)構(gòu)：具有一定的水溶性，具有較強親脂性的兩性分子在生物體內(nèi)以油脂區(qū)的形式累積，降解速度緩慢，降解過程所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物因水溶性有限，親脂性較強，以非常緩慢的速度分解。具有能通過酶催化而容易斷裂的化學(xué)鍵,大部分化學(xué)鍵在自然界中最終都能斷裂，關(guān)鍵是必須要有足夠高的降解速——引入弱鍵.如引入酯鍵、醚鍵、酰胺鍵等,降解速度較低，表面活性劑與代謝產(chǎn)物極易對環(huán)境產(chǎn)物危害風(fēng)險.表面活性劑的生物降解17表面活性劑分子中非極性部分的支化度。支化度太高，生物降解速度會顯著降低支化烷基苯磺酸作為家用清洗劑大量使用，但是在環(huán)境中過于穩(wěn)定，被線形的烷磺酸鹽取代線型的烷基苯磺酸鹽主要以有氧降解為主。表面活性劑的光催化降解TiO2