ebook Metodologiczne aspekty biodegradacji związków powierzchniowo czynnych w warunkach laboratoryjnych i w środowisku Bogdan Wyrwas

Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej

Rok wydania: 2012

W rozprawie scharakteryzowano związki powierzchniowo czynne jako ważną grupę związków chemicznych, omówiono ich zastosowanie i ogólnie wprowadzono w zagadnienie ich biodegradacji. Opisano aparaty biodegradacyjne statyczne – tlenowe i beztlenowe oraz przepływowe – wyposażone w komorę denitryfikacyjną i bez niej. Szczególnie dokładnie omówiono opracowane procedury analityczne dla surfaktantów niejonowych z grupy oksyetylatów, przydatne do ich oznaczania nie tylko w warunkach modelowych, ale również z przeznaczeniem do prowadzenia monitoringu tych związków w wodach powierzchniowych oraz określania efektywności funkcjonowania oczyszczalni ścieków pod względem usuwania tej grupy zanieczyszczeń i produktów ich biodegradacji. Zastosowanie zaawansowanych technik instrumentalnych, jak HPLC czy spektrometria mas, pozwoliło na identyfikację szeregu produktów biodegradacji surfaktantów: krótkołańcuchowych oksyetylenowanych alkilofenoli, karboksylowanych pochodnych oksyetylenowanego tertoktylofenolu, kwasów glikolowych czy poli(glikoli etylenowych). Umożliwia to lepsze poznanie złożonych mechanizmów biodegradacji surfaktantów.

Spis treści ebooka Metodologiczne aspekty biodegradacji związków powierzchniowo czynnych w warunkach laboratoryjnych i w środowisku

Wykaz ważniejszych skrótów 6
STRESZCZENIE 10
GENEZA TEMATU 12

1. ZAGADNIENIA WPROWADZAJĄCE 15

1.1. Związki powierzchniowo czynne 15
1.2. Surfaktanty dawniej i dziś 16
1.3. Związki powierzchniowo czynne – prawodawstwo 17
1.4. Klasyfikacja związków powierzchniowo czynnych 18
1.4.1. Anionowe związki powierzchniowo czynne 18
1.4.2. Niejonowe związki powierzchniowo czynne 20
1.4.3. Kationowe związki powierzchniowo czynne 21
1.4.4. Amfoteryczne związki powierzchniowo czynne 22
1.4.5. Surfaktanty z łańcuchem niewęglowodorowym 23
1.5. Trendy w globalnej podaży surfaktantów 23
1.6. Zastosowania surfaktantów 25
1.7. Wpływ surfaktantów na środowisko 28
1.8. Biodegradacja surfaktantów 28
1.8.1. Ogólna charakterystyka procesów biodegradacyjnych 28
1.8.2. Biodegradacja w warunkach tlenowych (aerobowych) 29
1.8.3. Biodegradacja w warunkach beztlenowych (anaerobowych) 29
1.8.4. Biodegradacja liniowych alkilobenzenosulfonianów 30
1.8.5. Biodegradacja sulfonowanych alkoholi tłuszczowych 31
1.8.6. Biodegradacja oksyetylenowanych alkilofenoli 31
1.8.7. Biodegradacja oksyetylenowanych alkoholi 33
1.8.8. Biodegradacja surfaktantów kationowych 33
1.9. Złożoność problemu oznaczania surfaktantów 34
1.9.1. Krótki przegląd najnowszych metod analitycznych 34
1.9.2. Charakterystyka klasycznej metody BiAS 36

2. TECHNICZNE I ANALITYCZNE METODY BADAŃ BIODEGRADACJI SURFAKTANTÓW 39

2.1. Aparaty do modelowych badań biodegradacji 39
2.1.1. Statyczne beztlenowe aparaty biodegradacyjne 39
2.1.2. Statyczne tlenowe aparaty biodegradacyjne 39
2.1.3. Jednokomorowy przepływowy aparat biodegradacyjny 40
2.1.4. Dwukomorowy przepływowy aparat biodegradacyjny 41
2.1.5. Model symulacyjny kanału ściekowego 42
2.2. Metody analityczne w badaniach biodegradacji związków powierzchniowo czynnych 42
2.2.1. Metoda MBAS do oznaczania surfaktantów anionowych 42
2.2.2. Metoda DBAS do oznaczania surfaktantów kationowych 45
2.2.3. Metoda BiAS-vis i poprawienie trwałości odczynnika Dragendorffa 46
2.2.4. Metoda BiAS-mikro ze zminiaturyzowanym spiekiem ceramicznym 52
2.2.5. Metoda BiAS-wir z szybkoobrotowym odwirowywaniem osadu 54
2.2.6. Metoda BiAS-tio do oznaczania oksyetylatów 56
2.2.7. Zestawienie opracowanych przez autora chemicznych metod oznaczania surfaktantów 60
2.2.8. Pośrednia metoda tensammetryczna (ITM) 62
2.2.9. Pośrednia metoda tensammetryczna ze strąceniowym wydzielaniem oksyetylatów z odczynnikiem jodobizmutanowym (BiAS-ITM) 62
2.2.10. Pośrednia metoda tensammetryczna z adsorpcyjnym wydzielaniem oksyetylatów w kapilarze z poli(tetrafluoroetylenu) PTFE-ITM 63
2.2.11. Inne techniki analityczne stosowane w badaniu biodegradacji 66

3. PROCESY BIODEGRADACJI SURFAKTANTÓW W WARUNKACH MODELOWYCH, TECHNICZNYCH I W ŚRODOWISKU 67

3.1. Modelowe statyczne testy biodegradacyjne 67
3.1.1. Biodegradacja dodecylobenzenosulfonianu sodu w warunkach beztlenowych 67
3.1.2. Biodegradacja dodecylobenzenosulfonianu sodu i surfaktanta C₁₂E₁₀ w warunkach tlenowych 70
3.1.3. Biodegradacja mieszaniny dodecylobenzenosulfonianu sodu i Oxetalu C114 w warunkach tlenowych 74
3.1.4. Biodegradacja monodyspersyjnego, oksyetylenowanego alkoholu (surfaktant C₁₂E₃) w warunkach tlenowych 77
3.1.5. Tlenowe testy biodegradacyjne współczesnych środków piorących 81
3.2. Modelowe dynamiczne testy biodegradacyjne 97
3.2.1. Biodegradacja i adsorpcja oksyetylenowanego alkoholu dodecylowego na żywym i martwym osadzie czynnym 98
3.2.2. Biodegradacja surfaktanta anionowego i niejonowego w układzie przepływowym z osadem czynnym jako inoculum 101
3.2.3. Biodegradacja oksyetylenowanych alkoholi tłuszczowych w warunkach przepływowych 114
3.2.4. Biodegradacja oksyetylenowanych okso-alkoholi w warunkach przepływowych 116
3.3. Efektywność usuwania surfaktantów w komunalnych oczyszczaniach ścieków 118
3.3.1. Ogólny opis oczyszczalni ścieków komunalnych w Gnieźnie 118
3.3.2. Surfaktanty w oczyszczalni ścieków w Gnieźnie 122
3.3.3 Monitoring biologicznych oczyszczalni ścieków z terenu Wielkopolski 131
3.4. Monitoring surfaktantów anionowych i niejonowych w wodach powierzchniowych 132
3.5. Surfaktanty w układach biodegradacyjnych z substancjami ropopochodnymi 136
3.5.1. Surfaktanty w procesach bioremediacji 136
3.5.2. Surfaktanty anionowe w układach biodegradacyjnych z ropopochodnymi 138
3.5.3 Surfaktanty kationowe w układach biodegradacyjnych z ropopochodnymi 140
3.5.4. Surfaktanty niejonowe w układach biodegradacyjnych z ropopochodnymi 144

4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE 152

LITERATURA 156
ABSTRACT (Methodological aspects of surfactant biodegradation under laboratory and environmentel conditions) 173