超过和复合微过生物催化膜活性和类固醇激素微污染物降解在环境相关度
Alessandra Imbrogno1, Martin Schmidt2, Agnes Schulze2
1Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.
生物催化膜在环境相关的ng/L度下难以降解雌激醇 (E2),这是由于反应动力学缓慢和酶失活造成的. 提高溶液流量和更长的液压停留时间 (HRT) 是有效去除微污染物的必要条件.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 生物技术是生物技术.
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 使用生物催化膜的微污染物降解在更高度下得到了充分研究.
- 在自然水母中以环境相关的ng/L度研究降解仍然是一个挑战.
- 雌二醇 (E2) 是表面水中的关键微污染物.
研究的目的:
- 研究生物催化膜在环境相关度下对雌二醇 (E2) 降解的局限性.
- 检查溶液流量,液压停留时间 (HRT) 和水矩阵组成对反应动力学和酶活性的影响.
- 为了比较乳糖陷超过 (UF-SNPs) 和乳糖结合微过 (MF) 膜的性能.
主要方法:
- 使用了两种类型的生物催化膜:UF-SNP (粘酶被捕获) 和纳米-MF (粘酶结合).
- 在从ng/L到mg/L的度下检查了E2降解动力学.
- 评估了不同溶液流量,HRT和水性矩阵组成 (包括离子) 对E2去除和乳酸酶活性的影响.
主要成果:
- 在0.1μg/L时,E2降解率下降了四个数量级,导致无法检测的去除.
- UF-SNPs膜在3000μg/L时实现了31%的E2去除,流量为60L/m2.h (HRT4.5秒),由增加的溶液流量驱动.
- 由于缺乏HRT (0.6秒),纳米-MF膜无效,而水基质中的化物离子显著降低了乳糖酶活性.
结论:
- 目前的生物催化性UF-SNP和MF膜在现实的地表水度下对去除类固醇激素微污染物无效.
- 较慢的反应动力学和因矩阵组件的酶非活性化限制了低微污染物水平的性能.
- 需要进一步的研究来加快反应动力学和增加在膜内的停留时间,以有效降解微污染物.
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