本發(fā)明屬于處理含氯揮發(fā)性有機(jī)污染物的，具體涉及一種用于生物降解含氯揮發(fā)性有機(jī)物的聚合物乳液、催化體系及生物降解方法。

背景技術(shù)：

1、揮發(fā)性有機(jī)化合物(vocs)指的是室溫和大氣壓下沸點(diǎn)在50至260℃之間的有機(jī)污染物。含氯揮發(fā)性有機(jī)化合物(cvocs)作為工業(yè)源vocs的典型代表，具有排放量大、毒性高，管控嚴(yán)等特點(diǎn)，其安全、低碳處理是化工行業(yè)大氣污染控制的難題之一。

2、目前，生物法能利用微生物的代謝活動(dòng)將cvocs轉(zhuǎn)化為co2、h2o、hcl等物質(zhì)，適合處理大流量、低濃度cvocs廢氣，在安全性、經(jīng)濟(jì)性具有較為明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。然而，cvocs的疏水性會(huì)使體系內(nèi)傳質(zhì)阻力大幅提升，其高毒性也會(huì)抑制微生物活性。

3、由于生物法處理過程中出現(xiàn)的一些問題，目前研究主要是通過向體系中引入非水相作為吸收介質(zhì)，提高cvocs傳質(zhì)推動(dòng)力。按照存在形態(tài)，現(xiàn)有非水相可分為液態(tài)和固態(tài)非水相。液態(tài)非水相以硅油、離子液體為代表。硅油僅作為臨時(shí)儲(chǔ)存庫，可有效緩沖污染物負(fù)荷波動(dòng)。利用硅油、離子液體強(qiáng)化傳質(zhì)存在分離回收難、耗費(fèi)量大、易產(chǎn)生泡沫等問題。固態(tài)非水相則以硅酮母粒等有機(jī)多聚物為代表。硅酮母粒雖具有廉價(jià)易得、生物相容性好等優(yōu)勢(shì)，但其傳質(zhì)強(qiáng)化效果還是弱于液態(tài)非水相。綜上，現(xiàn)有研究?jī)H僅是通過提高cvocs在非水相中的溶解性來促進(jìn)其氣-液擴(kuò)散過程，并未強(qiáng)化液-固(生物膜)傳遞過程。

4、在兩相生物催化過程中，功能性乳化劑可將水、有機(jī)兩相乳化成均一乳液，增大界面面積，增強(qiáng)生物催化劑和污染物的接觸。并且乳化劑具有兩親性，親水段帶正電荷可以靜電吸引革蘭氏陰性菌，疏水段引入吡啶基團(tuán)，可以通過非共價(jià)鍵與cvocs結(jié)合，縮短傳質(zhì)路徑。聚合物乳液的形成可以有效增加微生物與cvocs的接觸面從而促進(jìn)cvocs的生物降解。因此，利用這一簡(jiǎn)便方法可以提高cvocs的生物降解速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)傳統(tǒng)單相生物降解cvocs具有傳質(zhì)阻力大，對(duì)微生物具有高毒性的缺點(diǎn)以及加入非水相后兩相接觸面較大的問題，本技術(shù)的目的在于提供一種用于生物降解含氯揮發(fā)性有機(jī)物的聚合物乳液、催化體系及生物降解方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于生物降解含氯揮發(fā)性有機(jī)物的聚合物乳液，該聚合物乳液是利用具有兩親性的嵌段聚合物在不相溶的c10-c14碳烷烴溶劑與無機(jī)鹽培養(yǎng)基水溶液中超聲混合得到的乳液體系，所述乳液體系是水包油體系，所述嵌段聚合物是聚合物1。以4-吡啶甲胺與甲基丙烯酰氯經(jīng)親核加成反應(yīng)而成的產(chǎn)物作為單體1，單體1先聚合在鏈轉(zhuǎn)移劑raft-cta上，然后與nipam、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨在引發(fā)劑作用下聚合反應(yīng)即可得到所述聚合物1。

4、進(jìn)一步地，所述c10-c14碳烷烴溶劑選自正十二烷，它與無機(jī)鹽培養(yǎng)基水溶液的體積比是0.5-2:1，優(yōu)選為1.5:1；所述聚合物乳液中嵌段聚合物的濃度是10-50mg/ml，優(yōu)選為20mg/ml。

5、進(jìn)一步地，所述無機(jī)鹽培養(yǎng)基水溶液終濃度組成為：kh2po40.5g/l，nahpo4·12h2o0.5g/l，(nh4)2so42g/l，mgso4·7h2o?0.1g/l，k2hpo40.5g/l，mnso4·h2o?0.13mg/l，cuso40.03mg/l，na2moo4·7h2o?0.2mg/l，(nh4)6mo7o24·4h2o?0.347mg/l，溶劑為去離子水。

6、進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，所述嵌段聚合物的制備方法是：

7、1)將2.5±0.5份單體1、0.02±0.005份aibn和0.17±0.03份鏈轉(zhuǎn)移劑raft-cta溶于dmf溶劑中，在n2氣氛保護(hù)下攪拌，于70-80℃溫度下油浴攪拌2-4天，使單體1先聚合在鏈轉(zhuǎn)移劑raft-cta上；其中，所述單體1是由4-吡啶甲胺與甲基丙烯酰氯經(jīng)親核加成反應(yīng)而成；

8、3)稱取6.1±0.5份的nipam、8±0.5份甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨(maptac)和0.1±0.05份aibn溶于dmf，在n2氣氛保護(hù)下攪拌，然后轉(zhuǎn)移到步驟1)溶液中，繼續(xù)在70-80℃溫度下油浴攪拌1-3天，最后抽濾去除溶劑得到聚合物1。

9、進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，所述單體1的制備方法包括以下步驟：4-吡啶甲胺、三乙胺和甲基丙烯酰氯于乙酸乙酯溶劑中在室溫水浴條件下攪拌反應(yīng)3-5h，反應(yīng)結(jié)束后用飽和食鹽水作為萃取劑進(jìn)行萃取、分液，有機(jī)層經(jīng)無水硫酸鈉干燥去除水分，然后抽濾去除有機(jī)溶劑，最后通過柱層析分離混合物，抽濾后得到單體1。所述4-吡啶甲胺與三乙胺的體積比是1:0.4-1.0，優(yōu)選為1:0.5-0.6；4-吡啶甲胺與甲基丙烯酰氯的體積比是1:0.8-1.2，優(yōu)選為1:0.9-1.0。

10、本發(fā)明還提供了一種用于生物降解含氯揮發(fā)性有機(jī)物的催化體系，該催化體系包含本發(fā)明所述的聚合物乳液以及催化劑，以惡臭假單胞菌cb-y經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)獲得的菌體為催化劑。其中惡臭假單胞菌cb-y保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，地址：中國(guó)武漢大學(xué)，430072，保藏日期：2024年08月27日，保藏編號(hào)：cctcc?m?20241856，分類命名為：pseudomonas?putida?cb-y?。惡臭假單胞菌cb-y的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

11、進(jìn)一步地，所述催化體系中所述嵌段聚合物的濃度是10-50mg/ml，優(yōu)選為20mg/ml，所述催化劑菌體的od600值＝0.5-4，優(yōu)選為1-2。

12、進(jìn)一步地，所述催化劑菌體的制備方法包括以下步驟：

13、s1固體培養(yǎng)：將惡臭假單胞菌cb-y接種于r2a固體培養(yǎng)基，室溫培養(yǎng)20-30h，獲得活化菌體；所述r2a固體培養(yǎng)基終濃度組成為：酵母粉0.5g/l、可溶性淀粉0.5g/l、mgso40.05g/l、胰蛋白胨0.5g/l、葡萄糖0.5g/l、丙酮酸鈉0.375g/l、kh2po40.45?g/l，瓊脂20g/l，ph為7，溶劑為去離子水；

14、s2擴(kuò)大培養(yǎng)：用接種環(huán)挑取步驟s1獲得的菌體接種至r2a液體培養(yǎng)基，室溫下，100-200rpm振蕩培養(yǎng)10-20h，進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，離心、洗滌，重新分散于無機(jī)鹽培養(yǎng)基水溶液中。

15、本發(fā)明還公開了一種用于生物降解含氯揮發(fā)性有機(jī)物的方法，在本發(fā)明所述的催化體系中加入含氯揮發(fā)性有機(jī)物形成催化降解體系，室溫下，100-200rpm振蕩培養(yǎng)，使含氯揮發(fā)性有機(jī)物發(fā)生降解。

16、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得的有益效果是：

17、1)本發(fā)明利用聚合物1在正十二烷和無機(jī)鹽培養(yǎng)基中進(jìn)行超聲后形成的聚合物乳液液滴尺寸較小，同時(shí)液滴分布均勻密集，將該乳液體系用于生物降解氯苯時(shí)降解速率以及脫氯率均有提高。

18、2)本發(fā)明利用具有兩親性的聚合物1制備出的聚合物乳液可以有效地增加微生物與污染物的接觸面，因此在水相中生物降解cvocs時(shí)可以大大提高降解速率，將聚合物乳液體系用于水相中降解cvocs尚屬首次。