丙烯腈废水及几种处理工艺出水的毒性

Posted 2023-01-13 丙烯腈

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摘要：分别利用小麦、发光菌毒性测试技术研究了模拟丙烯腈废水以及几种处理工艺出水对小麦芽伸长、根伸长、发芽率和发光菌发光度的毒性效应差异。结果表明，丙烯腈对小麦芽伸长的毒性影响最大；各类物质对小麦根伸长和发芽率并未造成毒性影响；其他物质对发光菌发光度的毒性最大。模拟废水对小麦芽伸长、根伸长、发芽率和发光菌发光度的毒性效应分别为：部分相加、部分相加、协同和拮抗作用。

几种处理工艺出水对上述指标的毒性影响顺序依次是：模拟废水 >加成出水 >活性炭吸附出水 >Fenton法出水；Fenton法出水 >模拟废水 >加成出水 >活性炭吸附出水；Fenton法出水 >活性炭吸附出水 >模拟废水 >加成出水；活性炭吸附出水 >加成出水 >Fenton法出水 >模拟废水。比较几种处理工艺出水的毒性发现，几乎每种废水的毒性都有所降低，这说明几种处理工艺能有效降低模拟废水的毒性，具有深刻的实际指导意义。

丁腈橡胶是一种由丙烯腈（acrylonitrile，AN）和丁二烯（-utadiene）2种单体经过乳液聚合或者溶液聚合方法而得到的无规律共聚体。此类橡胶应用非常广泛，具有很好的耐油性、耐水性、气密性等特点。

一般情况下，按照丙烯腈在丁腈橡胶中的质量百分比可以将其分为低、中、高腈橡胶。在乳液聚合工艺合成丁腈橡胶的过程中会用到非常多的助剂，比如引发剂、活化剂、电解质、调节剂、分散剂以及在反应结束时加入的终止剂和防老剂等。因此，在丁腈橡胶生产废水当中含有非常多的有毒有害物质，如丙烯腈、丁二烯、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯醛、氰基吡啶、富马腈等；其中，丙烯腈就是一种非常典型的高毒性有机物。
丙烯腈是一种极为常用的工业原料。主要被应用于生产丁腈橡胶、腈纶丙烯酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile butadiene styrene，ABS）塑料等常见的化工产品。不过，丙烯腈也具有非常强的生物毒性。存在于水体和大气中的丙烯腈会损害人体健康，人体如果长时间接触会产生神经衰弱、肝功能损伤等不良影响，严重者甚至会危及生命健康。

丁腈橡胶废水中含有丙烯腈等有毒的物质，如果将此类废水直接排入到外界环境当中，会对生态环境造成极大的破坏。因此，以丁腈橡胶废水为代表的石化行业废水的有毒污染物的毒性评价技术已经成为水体环境污染防治领域迫在眉睫需要解决的课题。

本实验利用小麦和发光菌)种供试生物，通过发芽实验和发光菌实验对丁腈橡胶废水等进行毒性评价，通过考察废水中丙烯腈及不同组分的毒性大小来探究废水综合毒性的影响因素；进而，通过对比几种典型处理工艺对丙烯腈模拟废水的毒性影响及其生态效果，为丙烯腈废水处理方法的评价提供科学依据。

1实验部分

1.1实验用水

本实验中所用的丁腈橡胶废水为模拟丙烯腈废水，模拟北京燕山石化某丁腈橡胶生产工艺出水。在去离子水中添加一定量的丙烯腈（500mg/L）、NaCl（以Cl-计，5000mg/L）、NH4Cl、葡萄糖和KH2PO4（后三者共计900mg/L）作为模拟废水；FENTON法出水：利用FENTON试剂对模拟废水处理后的出水；活性炭吸附出水：利用活性炭吸附模拟废水后的出水；Na2SO3加成出水：利用化学加成的原理，用Na2SO3与丙烯腈加成反应后的出水。各种废水的理化性质如表1所示。

1.2实验材料和仪器

培养皿，滤纸，小麦（范麦5号），发光菌（明亮发光杆菌T3冻干粉，购自中科院南京土壤所），根系扫描仪（爱普生V700 PHOTO型扫描仪），光照培养箱，生物毒性测试仪（中科院南京土壤所制）等。。

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