藻类去除废水中的酚类物质

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3 吸附
❖ 近年来，绿藻作为去除染料的生物手段得到了广泛的研究。此外，大量 研究已经证明大型藻类对重金属有一定的去除作用。例如，蓝绿色的螺 旋藻生长在受污染的条件下，对汞和铅具有抗性，这导致了类似哺乳动 物金属结合多肽的鉴定。而且，藻类可以利用胞内磷酸盐和胞外多糖吸 附金属离子。
❖ Zhou等人发现，蛋白核小球藻和斜生栅藻对铜和锌的去除率均在70% 以上，细胞内两种金属的去除量远低于细胞表面的吸附量，说明两种藻 类非代谢吸收对金属的去除起着重要作用的。
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2.1 合成废水
❖ 合成废水只在实验阶段得到了较好的处理效果。对于合成废水处理， 在一定浓度范围内，许多藻类能在苯酚或酚类衍生物废水中有良好的生 长。藻类可以将污染物作为自身生长和代谢的唯一碳源。
2.1.1 除酚
常用作废水处理的藻类有好几种，其中小球藻和栅藻被广泛使用。斯克 拉格比较了普通小球藻和小球藻VT-1在苯酚存在下的生长情况。实验结果 表明，小球藻VT-1在连续光照培养14天后，可以在4种不同的苯酚浓度 （100-400mg/L）下生长；然而，小球藻在苯酚浓度为400mg/L时几乎不生 长。
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2.1.2 酚衍生物的去除
Source:Identification of novel pathways for biodegradation of bisphenol A by the green alga Desmodesmus sp.WR1, combined with mechanistic analysis at the transcriptome level
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2.1.1 除酚
Source:A comparative study on growth and degradation behavior of C. pyrenoidosa on synthetic phenol and phenolic wastewater of a coal gasification plant
❖ 烷烃和苯酚的共代谢可以为细胞提供两个平行的碳源，从而为细胞生长 提供更多的碳。提高生物量的生长率可以导致更好的苯酚降解率。苯酚 的加入有效提高了间甲酚和对氯酚的降解效率。在外源营养素的作用下， 苯酚和对甲酚的降解速率得以提高，而且NaHCO3可以同时提高苯酚和对 甲酚的降解速率
Source:Effect of cresols treatment by microal-gae on the cells’ composition.
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2.1.2 酚衍生物的去除
❖ Zhang等人进行了一项类似的实验，用Ulva prolifera去除海水中的双酚A。
Source:Phycoremediation of coastal waters contaminated with bisphenol A by green tidal algae Ulva prolifera 16
2.1.2 酚衍生物的去除
❖ 此外，Zhou et al.等人对斜刺绿藻去除壬基酚和辛基酚进行了实验研究。
Source:Cellular responses and bioremoval of nonylphenol and octylphenol in the freshwater green microalga Scenedesmus obliquus 17
❖ Pinto等利用微藻去除橄榄油厂废水(OMW)中的低分子量苯酚。
Source:Improving high carbon dioxide tolerance and carbon dioxide fixation capability of Chlorella sp. by adaptive laboratory evolution Removal of low molecular weight phenols from olive oil mill wastewater using microalgae
Source: Biological treatment of pulp and paper industry effluent by oleaginous yeast integrated with production of biodiesel as sustainable transportation fuel. 13
Source：The effect of phenol on the growth of Chlorellavulgaris and Chlorella VT-1.
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2.1.1 除酚
❖ 在另一项研究中， (Xiao et al. 2019)以 小球藻为单一污染物对苯酚进行了生 物降解实验。实验使用BG-11培养基， 培养基的酸碱度调至7.1进行灭菌。用 血细胞计数法和紫外-可见分光光度法 分别测定细胞数和细胞密度。测定所 有样品均在25℃的光照培养箱中进行， 光照-黑暗各12小时。苯酚浓度分别为 100、300、500和800mg/L。废水中酚 类化合物 用气相色谱进行表征。
2.2 废水
❖ 许多研究表明，微藻可以直接去除废水中的营养物， COD表示化学污 染物氧化所需的氧气量，BOD表示需氧生物分解有机物所需的氧气量。 因此，微藻在去除废水中的酚类化合物时，具有降低BOD的能力。
❖ 李等人在人工废水中利用连续和间歇光照培养小球藻。结果表明，无论 照明方案如何，在1天内，总有机碳(TOC)和化学需氧量(COD)均下 降到初始浓度的20%以下。间歇光照对单位生物量有机碳和磷的去除 效率提高，连续光照对硝酸盐的去除效率略高于间歇光照。此外，还研 究了藻类对实际废水中苯酚的降解效果。
Source:Identification of novel pathways for biodegradation of bisphenol A by the green alga Desmodesmus sp.WR1, combined with mechanistic analysis at the transcriptome level
Source:Phycoremediation of coastal waters contaminated with bisphenol A by green tidal algae Ulva prolifera
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3 吸附
❖ 藻类降解有机污染物的机理与去除重金属离子的机理相同，包括第一阶 段的快速和被动物理化学吸附。 Dotto等通过螺旋藻LEB 18吸附苯酚的 热力学参数表明，生物吸附是一个自发的、有益的放热过程。疏水性和 受体与供体之间的相互作用是酚类化合物吸附的主要驱动力。在酚类物 质浓度一定的情况下，海藻吸附剂的用量对去除率有一定的影响。在初 始阶段，吸附剂的含量对去除率的影响最为明显。这是因为使用的吸附 剂越多，它们与酚类物质结合的位点就越多。藻类的大小也与其吸附能 力密切相关。据报道，这种生物体的吸收与它的表面面积成正比。死藻 对苯酚也有吸附作用，但效果远逊于活藻。
利用微藻降解的优点
(a)低成本生产和维护 (b)通过光合作用使用 廉价和丰富的能源 (c)生产高价值的产品 (d)使用无机氮和磷生 长 (e)使用生物燃料繁殖 藻类生物量。
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1 背景
苯酚是石油炼制、塑 料、造纸、纸浆、制药 、煤炭加工等工业中常 见的有机污染物之一。
不加选择地向水体中 排放废水是造成水体中 苯酚浓度偏高的主要原 因。
2.1.2 酚衍生物的去除
❖ Wang等人研究了双酚A降解实验。 将含有藻类的培养基与不同浓度 的双酚A(1,3,5.5和13.5 mg/L)混合。 结果表明，绿藻对双酚a有较强的 耐受性，不同浓度的双酚a(1、3、 5.5、13.5 mg/L)对藻类的生长无 明显抑制作用，去除率分别57%、 25%、18%和2
许多去除工业废水中的 苯酚和酚类衍生物的传统 的废水处理技术已被开发 出来。
例如吸附，微波辅助提 取，臭氧化，膜基技术， 电化学处理，这些方法复 杂且昂贵，其中一些产生 有害的副产品。因此，生 物处理技术逐渐得到广泛 应用。
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2 最新研究进展
根据最新的研究，苯酚及其衍生物可以被藻类 代谢和降解。藻类对酚类化合物的去除能力随藻类 的种类或基质、降解时间和初始pH值的不同而不同， 但随着污染物浓度的增加，藻类对苯酚的降解率降 低，因为苯酚浓度越高，对细胞的毒性越大，所以 藻类对苯酚有一定的耐受范围。
❖ Das等人对蛋白核小球藻降解苯酚的情况进行了全面研究，研究发现， 在藻类初始生物量为0.22 g/L、苯酚浓度为25-200mg/L的条件下，7天后 苯酚去除率达到100%。之后，他们研究了一种新型硅藻BD1IITG降解 苯酚的动力学和生物化学。结果表明，在单一苯酚为污染物的条件下， 硅藻BD1IITG的降解能力比蛋白核小球藻差。
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2.1.2 酚衍生物的去除
❖ 有许多藻类降解酚类衍生物的研究，Surkatti和Al-Zuhair进行了藻类 对剧毒甲酚的降解实验。研究发现，小球藻在对甲酚中的生长和降解效 果优于邻甲酚。小球藻能将对甲酚从95 -265 mg/L的浓度范围内完全 去除。而当浓度达到330 mg/L时，5天内微藻对p-甲酚的降解率仅为 20%。
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2.1.1 除酚
❖ Lee等人研究了了大螺旋藻对苯酚的耐受性和降解能力以及苯酚-碳同化 能力。结果表明，苯酚浓度在50 ~ 400mg /L之间，6天后对培养基中的 苯酚去除率均在97%以上，且总去除时间随着苯酚浓度的增加而增加 。 同时， 13C-酚-碳被作为生物物质同化，并且碳矿化为CO2。
藻类去除废水中的酚类物质
Caisong Zhang等
Contents
1
背景
2
最新研究
3
吸附
4
降解
5 酚类化合物的毒理学效应
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1 背景
藻类的介绍
藻类由来自不同系统 发育类群的一系列生 物体组成，共超过 30,000种。