論如何設計可生物降解化學品

Ⅶ 可生物降解有機物的制備工藝

生物穩定性飲用水是指有機營養基質含量低，在給水管網中不會引起異養菌再生長的飲用水。要制備生物穩定性飲用水關鍵就是有效地去除飲用水中的可生物降解有機物的含量。
有機物分子量特性與凈水工藝的選擇
掌握不同分子量有機物在凈水工藝中的去除規律，有助於選擇合理工藝針對性去除可生物降解物質，有機物分子量分布特性研究因而成為生物穩定水制備技術研究中的重點。
Hem等人研究發現，AOC主要由分子量小於1000的有機物組成，且只佔TOC的較小部分；常規水廠工藝雖然可以去除大部分的TOC，但卻不能使AOC達到生物穩定性的標准。羅曉鴻等對不同分子量有機物在凈水工藝中去除進行了系統的研究和評價，見表1。
表1 各單元工藝對不同分子量有機物的去除能力 有機物分子量區間 混凝沉澱 生物處理 活性炭吸附 10,000～100,000 有效去除 增加 部分去除 3,000～10,000 有效去除 部分減少 增加 1,000～3,000 部分去除 部分去除 有效去除 500～1,000 增加 部分去除 有效去除 <500 基本無效 有效去除 部分去除 由表1可見,不同凈水單元工藝對有機物的去除，在分子量區間分布上表現出不同的特點：常規工藝對大分子量的有機物具有較好的除去效果，而對中小分子量有機物去除效果差；活性炭吸附較難去除大分子有機物，但可有效去除中小分子量有機物；而生物處理則是去除小分子量有機物最為有效的手段。各單元工藝都不具有對有機物廣譜的去除效果，只有根據水源水有機物分子量分布的特點，有針對性地選擇適宜的處理工藝，才能獲得滿意的處理效果。此外，各單元工藝間具有明顯的互補性，也為有機物的整體去除創造了條件。
單元凈水工藝的組合及其優越性
當前，水源普遍受到污染、源水水質較差，*單一工藝並不具有全面去除可降解有機物、獲取生物穩定水的能力，而每種單元工藝都有其對有機物去除的特點，採用常規處理、生物處理、活性炭吸附相結合的組合工藝，充分發揮各工藝的優勢與工藝間的協同作用將是獲得生物穩定性飲用水的有效途徑。組合工藝具有以下優勢：
（1）有機物分子量特性研究證實，各單元工藝對不同分子量范圍的有機物去除具有互補關系。常規工藝對大分子有機物和膠體物質，活性炭對中小憎水性有機物，生物處理對小分子親水性物質均有較好的去除效果，合理組合各單元工藝，充分發揮其處理效能，全面消減有機物含量，是獲取生物穩定水的根本途徑。
（2）各單元工藝間具有的相互促進作用，使組合工藝的整體處理效率大為提高。臭氧工藝對大分子有機物的氧化分解，使水質可生物降解性提高，生物處理更易進行；常規工藝對大分子和膠體物質的去除，減小了後續工藝負荷，增加了中小有機物在生物處理和活性炭吸附中的去除幾率；若生物工藝設在常規工藝之前，其出水膠粒的Zeta電位低、更易脫穩，混凝劑投加量小，混凝效果好。各工藝在去除污染物的同時，也使污染物質的性狀發生改變，有利於後續工藝去除效能的提高。
（3）組合工藝對有機物總量的有效去除，減少了加氯消毒過程引起的出廠水AOC和BDOC的增加與消毒劑的投加量，余氯保持時間長，生物穩定性好。
各單元工藝在組合工藝中的位置與順序，則應根據具體水源水，在分析其有機物濃度、有機物分子量分布特性的基礎上，從系統的角度確定和選擇生物穩定水制備的工藝。對於水質好的水源水，採用常規處理結合活性炭吸附深度處理的工藝，即可取得較好的效果。對於微污染水源水，則應採用常規處理、生物處理、活性炭吸附的相結合的工藝。活性炭吸附因其處理能力強、無不良作用，一般作為處理工藝的最後一級，對整體水質起控製作用。有機物含量和分子大小則直接影響到生物處理在工藝中位置：若小分子有機物含量高，可將生物處理置於常規處理之前；若大分子有機物和膠體物質含量高，則應將生物處理置於常規處理之後；生物處理中還可能出現微生物流失與生物膜脫落，對飲用水微生物安全性產生影響，因而一般不適宜用作最終級的處理工藝，並應在其後應加過濾工藝。對於有機物含量較高的水源水還可在生物處理前配以臭氧氧化，以強化生物處理對有機物的去除作用。
消毒方式對飲用水生物穩定性的影響
研究發現幾乎所有的出廠水經加氯消毒後，都會引起AOC與BDOC一定程度增加，生物穩定性下降，對管網水質，特別是消毒劑含量較低時產生不利的影響。常用消毒劑中，氯胺在控制生物膜生長方面比自由氯更為有效，這是因為自由氯反應速度快，尚未進入生物膜內部已反應消耗殆盡；而氯胺較氯穩定持久，對生物膜具有更強的附著和穿透能力，可深入生物膜使微生物失活。此外，採用氯胺後還可使消毒副產物的產生量大為減少。但氯胺消毒會使嗅味變壞，大大影響了飲用水水質和口感，對有機物含量已極少的生物穩定（優質）飲用水採用氯胺消毒，顯然是不適宜和不需要的。

Ⅷ 可降解塑料降解的詳細過程

1.可降解塑料應用現狀：
http://www.wzme.com/Article_Print.asp?ArticleID=201

2.可降解塑料：
http://www.meicun.com/huaxue/Article_Print.asp?ArticleID=237

降解塑料

可降解塑料是指在較短的時間內、在自然界的條件下能夠自行降解的塑料。

可降解塑料一般分為四大類：(1)光降解塑料——在塑料中摻入光敏劑，在日照下使塑料逐漸分解掉。它屬於較早的一代降解塑料，其缺點是降解時間因日照和氣候變化難以預測，因而無法控制降解時間；(2)生物降解塑料——指在自然界微生物(如細菌、黴菌和藻類)的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。其特點是貯存運輸方便，只要保持乾燥，不需避光，應用范圍廣，不但可以用於農用地膜、包裝袋，而且廣泛用於醫葯領域；(3)光�生物降解塑料——光降解和微生物降解相結合的一類塑料，它同時具有光和微生物降解塑料的特點；(4)水降解塑料——在塑料中添加吸水性物質，用完後棄於水中即能溶解掉，主要用於醫葯衛生用具方面(如醫用手套等)，便於銷毀和消毒處理。在四種降解塑料中，生物降解塑料隨著現代生物技術的發展越來越受到重視，成為研究開發的新一代熱點。

世界塑料年總產量現已超過1.7億噸，用途滲透到國民經濟和人民生活的各個領域，和鋼鐵、木材、水泥並列為四大支柱材料。這些用途小到我們生活中經常使用的小塑料袋、塑料盆等，大到國防中的飛機、火箭等。然而，隨著塑料產量不斷增長，用途不斷擴大，其廢棄物也日益增多。由於它們用後在自然環境中難以降解、腐爛，嚴重污染環境。由大量的廢棄塑料袋、一次性餐具引起的「白色垃圾」問題已成為「百年難題」，嚴重污染環境，影響人們的生活。由於塑料是一種很難處理的生活垃圾，它混入土壤能夠影響作物吸收水分和養分，導致農作物減產；填埋起來，佔用土地並且上百年才可以降解。大量散落的塑料還容易造成動物誤食致死，北京南苑的麋鹿因誤食附近垃圾場飛入的塑料袋而死於非命。塑料易成團成捆，它甚至能堵塞水流，造成水利設施、城市設施故障，釀成災害。不僅如此，甚至在太空的飛行員都能發現它們飛舞的身影，而且束手無策、避之不及，唯恐釀成大禍。

目前已有很多方法用來處理「白色垃圾」問題，包括焚燒、填埋等。但是，廢棄塑料焚燒時，將對環境造成嚴重的二次污染而填埋又會造成土地資源的浪費。因此，標本兼治是解決問題的最好辦法，專家認為，一方面應及時有效地處理既生垃圾，一方面用能降解、易降解的製品代替塑料。為解決這個問題，高效降解塑料的研究開發已成為塑料界、包裝界的重要課題，而且成為全球熱點。由於降解塑料在一定條件下最終會轉化成對環境無害的產物，因此我們又稱其為「綠色塑料」。這些塑料有的可以通過吸收太陽光，通過光化學反應而分解，我們稱其為「光降解塑料」；有的可以通過微生物作用而分解，我們稱其為「生物降解塑料」；有些則可以通過空氣中光和氧氣的作用而分解，我們稱其為「化學降解塑料」。

國外對降解塑料的研究較早，其中光降解塑料的研究技術最成熟。光降解塑料在日本已實行工業化，主要用於農膜、發泡托盤、瓶子、包裝材料等。光降解塑料的降解速度取決於光照時間和強度，因此在實際應用中不同地域會受到限制。而生物降解塑料則解決了這一難題，而且避免了二次污染，因此這類綠色塑料備受青睞。化學降解塑料的應用領域也較為廣闊，普通農葯包裝塑料薄膜用後難以降解，嚴重污染農田生態環境。英國的帕羅格安公司研製成功一種可水解的塑料薄膜，它具有普通薄膜的力學性能和印刷性能，可有效保證包裝袋內的農葯氣味不外泄，並能耐碳氫類化學品的腐蝕，而其最大的特點是用後可水解降解，解決了農葯包裝薄膜污染環境的難題。

我國光降解塑料的研究開發起始於20世紀70年代中期，90年代隨著環保呼聲日益高漲，降解塑料如雨後春筍般蓬勃發展。1998年11月，一種以秸桿作成的一次性餐具首次擺上了北京百盛購物中心的快餐桌。這種餐具不但安全衛生，而且一次性使用後入土即為肥料，入水可成為魚飼料，棄置路邊，幾天後就隨風而去了。在1998年12月13日的「綠色一次性餐具交流會」上，100多家企業展示了他們用稻殼、紙漿、澱粉等為原料製作的餐具。一種生物全降解一次性快餐盒經北京一輕研究所30多名研究人員近三年的研究，日前已通過檢測。測試證實，該餐盒使用後暴露在大自然中，40天內全部變為水和二氧化碳。這種餐盒以澱粉（玉米、木薯澱粉）為原料，加入一年生植物纖維粉和生物防水膠噴注到模具內加熱發泡成型。各種新生的替代產品正處在起步階段，但尚沒有達到大規模生產推廣的水平。

降解塑料作為高科技產品和環保產品正成為當今世界矚目的研發熱點，其發展不僅擴大了塑料的功能，而且一定程度上緩解了環境矛盾，對日益枯竭的石油資源是一個補充，因此降解塑料的研究開發和推廣應用適應了人類可持續發展的要求。我們相信，降解塑料的使用必然會帶給我們一個綠色的世界，一個美好的世界！

Ⅸ 設計安全有效化學品的外部效應原則和內部效應原則有哪些

設計安全有效化學品的外部效應原則：
「外部」效應原則，主要是指通過分子設計。改善分子的與其在環境中的分布、人和其他生物機體對它的吸收性質等重要物理化學性質，從而減少它的有害生物效應。通過分子結構設計，從而增大物質降解速率、降低物質的揮發性、減少分子在環境中的殘留時間、減小物質在環境中轉化為具體有害生物效應物質的可能性等均是重要的「外部」效應原則的例子。另外，通過分子設計，從而降低或妨礙人、動物、水生生物對物質的吸收也是「外部」效應原則要面對的問題。

設計安全有效化學品的內部效應原則：
「內部」效應原則通常包括分子設計以達到以下目標：增大生物解毒性，避免物質的直接毒性和間接生物毒性或生物活化。
增大生物解毒性包括把分子設計為本身是親水性的或很容易與葡萄糖醛酸、硫酸鹽或氨基酸結合，從而加速其從泌尿系統或膽汗中排出。要避免物質的直接毒性，就要把物質分子設計成無毒無害類化合物，或在分子中引入一些無毒功能團。

Ⅹ 有機物進行生物降解有哪兩種模式 環境化學

生物降解是引起有機污染物分解的最重要的環境過程之一.水環境中化合物的生物降解依賴於微生物通過酶催化反應分解有機物.當微生物代謝時,一些有機污染物作為食物源提供能量和提供細胞生長所需的碳；另一些有機物,不能作為微生物的唯一碳源和能源,必須由另外的化合物提供.因此,有機物生物降解存在兩種代謝模式：生長代謝(Growth metabolism)和共代謝(Cometabolism).這兩種代謝特徵和降解速率極不相同,下面分別進行討論.
1．生長代謝
許多有毒物質可以像天然有機化合物那樣作為微生物的生長基質.只要用這些有毒物質作為微生物培養的唯一碳源便可鑒定是否屬生長代謝.在生長代謝過程中微生物可對有毒物質進行較徹底的降解或礦化,因而是解毒生長基質去毒效應和相當快的生長基質代謝意味著與那些不能用這種方法降解的化合物相比,對環境威脅小.
一個化合物在開始使用之前,必須使微生物群落適應這種化學物質,在野外和室內試驗表明,一般需要2—50天的滯後期,一旦微生物群體適應了它,生長基質的降解是相當快的.由於生長基質和生長濃度均隨時間而變化,因而其動力學表達式相當復雜.Monod方程是用來描述當化合物作為唯一碳源時,化合物的降解速率：
式中：c——污染物濃度；
B——細菌濃度；
Y——消耗一個單位碳所產生的生物量；
μmax——最大的比生長速率；
Ks——半飽和常數,即在最大比生長速率μmax一半時的基質濃度.
Monod方程式在實驗中已成功地應用於唯一碳源的基質轉化速率,而不論細菌菌株是單一種還是天然的混合的種群.Paris等用不同來源的菌株,以馬拉硫磷作唯一碳源進行生物降解(如圖3—34所示).分析菌株生長的情況和馬拉硫磷的轉化速率,可以得到Monod方程中的各種參數：μmax =0.37h－1,Ks=2.17μmol／L(0.716mg／L),Y=4.1×1010cell／μmol(1.2 ×1011cell／mg)
Monod方程是非線性的,但是在污染物濃度很低時,即Ks>>c,則式可簡化為：
－dc／dt=Kb2·B·c』
式中：Kb2——二級生物降解速率常數.
Paris等在實驗室內用不同濃度(0.0273—0.33μmol／L)的馬拉硫磷進行試驗測得速率常數為(2.6±0.7) ×10-12L／(cell·h),而與按上述參數值計算出的μmax/(Y·Ks)值4.16×10-12L／(cell·h)相差一倍,說明可以在濃度很低的情況下建立簡化的動力學表達式(3—156).
但是,如果將此式用於廣泛的生態系統,理論上是說不通的.在實際環境中並非被研究的化合物是微生物唯一碳源.一個天然微生物群落總是從大量各式各樣的有機碎屑物質中獲取能量並降解它們.即使當合成的化合物與天然基質的性質相近,連同合成化合物在內是作為一個整體被微生物降解.再者,當微生物量保持不變的情況下使化合物降解,那麼Y的概念就失去意義.通常應用簡單的一級動力學方程表示：
式中：Kb—一級生物降解速率常數.
2．共代謝
某些有機污染物不能作為微生物的唯一碳源與能源,必須有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源時,該有機物才能被降解,這種現象稱為共代謝.它在那些難降解的化合物代謝過程中起著重要作用,展示了通過幾種微生物的一系列共代謝作用,可使某些特殊有機污染物徹底降解的可能性.微生物共代謝的動力學明顯不同於生長代謝的動力學,共代謝沒有滯後期,降解速度一般比完全馴化的生長代謝慢.共代謝並不提供微生物體任何能量,不影響種群多少.然而,共代謝速率直接與微生物種群的多少成正比,Paris等描述了微生物催化水解反應的二級速率定律：天貓美國普衛欣提示：霧霾天氣出行記得做好防護。
由於微生物種群不依賴於共代謝速率,因而生物降解速率常數可以用Kb=Kb2·B表示,從而使其簡化為一級動力學方程.
用上述的二級生物降解的速率常數文獻值時,需要估計細菌種群的多少,不同技術的細菌計數可能使結果發生高達幾個數量級的變化,因此根據用於計算Kb2的同一方法來估計B值是重要的.
總之,影響生物降解的主要因素是有機化合物本身的化學結構和微生物的種類.此外,一些環境因素如溫度、pH、反應體系的溶解氧等也能影響生物降解有機物的速率.