论如何设计可生物降解化学品

Ⅶ 可生物降解有机物的制备工艺

生物稳定性饮用水是指有机营养基质含量低，在给水管网中不会引起异养菌再生长的饮用水。要制备生物稳定性饮用水关键就是有效地去除饮用水中的可生物降解有机物的含量。
有机物分子量特性与净水工艺的选择
掌握不同分子量有机物在净水工艺中的去除规律，有助于选择合理工艺针对性去除可生物降解物质，有机物分子量分布特性研究因而成为生物稳定水制备技术研究中的重点。
Hem等人研究发现，AOC主要由分子量小于1000的有机物组成，且只占TOC的较小部分；常规水厂工艺虽然可以去除大部分的TOC，但却不能使AOC达到生物稳定性的标准。罗晓鸿等对不同分子量有机物在净水工艺中去除进行了系统的研究和评价，见表1。
表1 各单元工艺对不同分子量有机物的去除能力 有机物分子量区间 混凝沉淀 生物处理 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 部分减少 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 基本无效 有效去除 部分去除 由表1可见,不同净水单元工艺对有机物的去除，在分子量区间分布上表现出不同的特点：常规工艺对大分子量的有机物具有较好的除去效果，而对中小分子量有机物去除效果差；活性炭吸附较难去除大分子有机物，但可有效去除中小分子量有机物；而生物处理则是去除小分子量有机物最为有效的手段。各单元工艺都不具有对有机物广谱的去除效果，只有根据水源水有机物分子量分布的特点，有针对性地选择适宜的处理工艺，才能获得满意的处理效果。此外，各单元工艺间具有明显的互补性，也为有机物的整体去除创造了条件。
单元净水工艺的组合及其优越性
当前，水源普遍受到污染、源水水质较差，*单一工艺并不具有全面去除可降解有机物、获取生物稳定水的能力，而每种单元工艺都有其对有机物去除的特点，采用常规处理、生物处理、活性炭吸附相结合的组合工艺，充分发挥各工艺的优势与工艺间的协同作用将是获得生物稳定性饮用水的有效途径。组合工艺具有以下优势：
（1）有机物分子量特性研究证实，各单元工艺对不同分子量范围的有机物去除具有互补关系。常规工艺对大分子有机物和胶体物质，活性炭对中小憎水性有机物，生物处理对小分子亲水性物质均有较好的去除效果，合理组合各单元工艺，充分发挥其处理效能，全面消减有机物含量，是获取生物稳定水的根本途径。
（2）各单元工艺间具有的相互促进作用，使组合工艺的整体处理效率大为提高。臭氧工艺对大分子有机物的氧化分解，使水质可生物降解性提高，生物处理更易进行；常规工艺对大分子和胶体物质的去除，减小了后续工艺负荷，增加了中小有机物在生物处理和活性炭吸附中的去除几率；若生物工艺设在常规工艺之前，其出水胶粒的Zeta电位低、更易脱稳，混凝剂投加量小，混凝效果好。各工艺在去除污染物的同时，也使污染物质的性状发生改变，有利于后续工艺去除效能的提高。
（3）组合工艺对有机物总量的有效去除，减少了加氯消毒过程引起的出厂水AOC和BDOC的增加与消毒剂的投加量，余氯保持时间长，生物稳定性好。
各单元工艺在组合工艺中的位置与顺序，则应根据具体水源水，在分析其有机物浓度、有机物分子量分布特性的基础上，从系统的角度确定和选择生物稳定水制备的工艺。对于水质好的水源水，采用常规处理结合活性炭吸附深度处理的工艺，即可取得较好的效果。对于微污染水源水，则应采用常规处理、生物处理、活性炭吸附的相结合的工艺。活性炭吸附因其处理能力强、无不良作用，一般作为处理工艺的最后一级，对整体水质起控制作用。有机物含量和分子大小则直接影响到生物处理在工艺中位置：若小分子有机物含量高，可将生物处理置于常规处理之前；若大分子有机物和胶体物质含量高，则应将生物处理置于常规处理之后；生物处理中还可能出现微生物流失与生物膜脱落，对饮用水微生物安全性产生影响，因而一般不适宜用作最终级的处理工艺，并应在其后应加过滤工艺。对于有机物含量较高的水源水还可在生物处理前配以臭氧氧化，以强化生物处理对有机物的去除作用。
消毒方式对饮用水生物稳定性的影响
研究发现几乎所有的出厂水经加氯消毒后，都会引起AOC与BDOC一定程度增加，生物稳定性下降，对管网水质，特别是消毒剂含量较低时产生不利的影响。常用消毒剂中，氯胺在控制生物膜生长方面比自由氯更为有效，这是因为自由氯反应速度快，尚未进入生物膜内部已反应消耗殆尽；而氯胺较氯稳定持久，对生物膜具有更强的附着和穿透能力，可深入生物膜使微生物失活。此外，采用氯胺后还可使消毒副产物的产生量大为减少。但氯胺消毒会使嗅味变坏，大大影响了饮用水水质和口感，对有机物含量已极少的生物稳定（优质）饮用水采用氯胺消毒，显然是不适宜和不需要的。

Ⅷ 可降解塑料降解的详细过程

1.可降解塑料应用现状：
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

可降解塑料是指在较短的时间内、在自然界的条件下能够自行降解的塑料。

可降解塑料一般分为四大类：(1)光降解塑料——在塑料中掺入光敏剂，在日照下使塑料逐渐分解掉。它属于较早的一代降解塑料，其缺点是降解时间因日照和气候变化难以预测，因而无法控制降解时间；(2)生物降解塑料——指在自然界微生物(如细菌、霉菌和藻类)的作用下，可完全分解为低分子化合物的塑料。其特点是贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域；(3)光�生物降解塑料——光降解和微生物降解相结合的一类塑料，它同时具有光和微生物降解塑料的特点；(4)水降解塑料——在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主要用于医药卫生用具方面(如医用手套等)，便于销毁和消毒处理。在四种降解塑料中，生物降解塑料随着现代生物技术的发展越来越受到重视，成为研究开发的新一代热点。

世界塑料年总产量现已超过1.7亿吨，用途渗透到国民经济和人民生活的各个领域，和钢铁、木材、水泥并列为四大支柱材料。这些用途小到我们生活中经常使用的小塑料袋、塑料盆等，大到国防中的飞机、火箭等。然而，随着塑料产量不断增长，用途不断扩大，其废弃物也日益增多。由于它们用后在自然环境中难以降解、腐烂，严重污染环境。由大量的废弃塑料袋、一次性餐具引起的“白色垃圾”问题已成为“百年难题”，严重污染环境，影响人们的生活。由于塑料是一种很难处理的生活垃圾，它混入土壤能够影响作物吸收水分和养分，导致农作物减产；填埋起来，占用土地并且上百年才可以降解。大量散落的塑料还容易造成动物误食致死，北京南苑的麋鹿因误食附近垃圾场飞入的塑料袋而死于非命。塑料易成团成捆，它甚至能堵塞水流，造成水利设施、城市设施故障，酿成灾害。不仅如此，甚至在太空的飞行员都能发现它们飞舞的身影，而且束手无策、避之不及，唯恐酿成大祸。

目前已有很多方法用来处理“白色垃圾”问题，包括焚烧、填埋等。但是，废弃塑料焚烧时，将对环境造成严重的二次污染而填埋又会造成土地资源的浪费。因此，标本兼治是解决问题的最好办法，专家认为，一方面应及时有效地处理既生垃圾，一方面用能降解、易降解的制品代替塑料。为解决这个问题，高效降解塑料的研究开发已成为塑料界、包装界的重要课题，而且成为全球热点。由于降解塑料在一定条件下最终会转化成对环境无害的产物，因此我们又称其为“绿色塑料”。这些塑料有的可以通过吸收太阳光，通过光化学反应而分解，我们称其为“光降解塑料”；有的可以通过微生物作用而分解，我们称其为“生物降解塑料”；有些则可以通过空气中光和氧气的作用而分解，我们称其为“化学降解塑料”。

国外对降解塑料的研究较早，其中光降解塑料的研究技术最成熟。光降解塑料在日本已实行工业化，主要用于农膜、发泡托盘、瓶子、包装材料等。光降解塑料的降解速度取决于光照时间和强度，因此在实际应用中不同地域会受到限制。而生物降解塑料则解决了这一难题，而且避免了二次污染，因此这类绿色塑料备受青睐。化学降解塑料的应用领域也较为广阔，普通农药包装塑料薄膜用后难以降解，严重污染农田生态环境。英国的帕罗格安公司研制成功一种可水解的塑料薄膜，它具有普通薄膜的力学性能和印刷性能，可有效保证包装袋内的农药气味不外泄，并能耐碳氢类化学品的腐蚀，而其最大的特点是用后可水解降解，解决了农药包装薄膜污染环境的难题。

我国光降解塑料的研究开发起始于20世纪70年代中期，90年代随着环保呼声日益高涨，降解塑料如雨后春笋般蓬勃发展。1998年11月，一种以秸杆作成的一次性餐具首次摆上了北京百盛购物中心的快餐桌。这种餐具不但安全卫生，而且一次性使用后入土即为肥料，入水可成为鱼饲料，弃置路边，几天后就随风而去了。在1998年12月13日的“绿色一次性餐具交流会”上，100多家企业展示了他们用稻壳、纸浆、淀粉等为原料制作的餐具。一种生物全降解一次性快餐盒经北京一轻研究所30多名研究人员近三年的研究，日前已通过检测。测试证实，该餐盒使用后暴露在大自然中，40天内全部变为水和二氧化碳。这种餐盒以淀粉（玉米、木薯淀粉）为原料，加入一年生植物纤维粉和生物防水胶喷注到模具内加热发泡成型。各种新生的替代产品正处在起步阶段，但尚没有达到大规模生产推广的水平。

降解塑料作为高科技产品和环保产品正成为当今世界瞩目的研发热点，其发展不仅扩大了塑料的功能，而且一定程度上缓解了环境矛盾，对日益枯竭的石油资源是一个补充，因此降解塑料的研究开发和推广应用适应了人类可持续发展的要求。我们相信，降解塑料的使用必然会带给我们一个绿色的世界，一个美好的世界！

Ⅸ 设计安全有效化学品的外部效应原则和内部效应原则有哪些

设计安全有效化学品的外部效应原则：
“外部”效应原则，主要是指通过分子设计。改善分子的与其在环境中的分布、人和其他生物机体对它的吸收性质等重要物理化学性质，从而减少它的有害生物效应。通过分子结构设计，从而增大物质降解速率、降低物质的挥发性、减少分子在环境中的残留时间、减小物质在环境中转化为具体有害生物效应物质的可能性等均是重要的“外部”效应原则的例子。另外，通过分子设计，从而降低或妨碍人、动物、水生生物对物质的吸收也是“外部”效应原则要面对的问题。

设计安全有效化学品的内部效应原则：
“内部”效应原则通常包括分子设计以达到以下目标：增大生物解毒性，避免物质的直接毒性和间接生物毒性或生物活化。
增大生物解毒性包括把分子设计为本身是亲水性的或很容易与葡萄糖醛酸、硫酸盐或氨基酸结合，从而加速其从泌尿系统或胆汗中排出。要避免物质的直接毒性，就要把物质分子设计成无毒无害类化合物，或在分子中引入一些无毒功能团。

Ⅹ 有机物进行生物降解有哪两种模式 环境化学

生物降解是引起有机污染物分解的最重要的环境过程之一.水环境中化合物的生物降解依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物.当微生物代谢时,一些有机污染物作为食物源提供能量和提供细胞生长所需的碳；另一些有机物,不能作为微生物的唯一碳源和能源,必须由另外的化合物提供.因此,有机物生物降解存在两种代谢模式：生长代谢(Growth metabolism)和共代谢(Cometabolism).这两种代谢特征和降解速率极不相同,下面分别进行讨论.
1．生长代谢
许多有毒物质可以像天然有机化合物那样作为微生物的生长基质.只要用这些有毒物质作为微生物培养的唯一碳源便可鉴定是否属生长代谢.在生长代谢过程中微生物可对有毒物质进行较彻底的降解或矿化,因而是解毒生长基质去毒效应和相当快的生长基质代谢意味着与那些不能用这种方法降解的化合物相比,对环境威胁小.
一个化合物在开始使用之前,必须使微生物群落适应这种化学物质,在野外和室内试验表明,一般需要2—50天的滞后期,一旦微生物群体适应了它,生长基质的降解是相当快的.由于生长基质和生长浓度均随时间而变化,因而其动力学表达式相当复杂.Monod方程是用来描述当化合物作为唯一碳源时,化合物的降解速率：
式中：c——污染物浓度；
B——细菌浓度；
Y——消耗一个单位碳所产生的生物量；
μmax——最大的比生长速率；
Ks——半饱和常数,即在最大比生长速率μmax一半时的基质浓度.
Monod方程式在实验中已成功地应用于唯一碳源的基质转化速率,而不论细菌菌株是单一种还是天然的混合的种群.Paris等用不同来源的菌株,以马拉硫磷作唯一碳源进行生物降解(如图3—34所示).分析菌株生长的情况和马拉硫磷的转化速率,可以得到Monod方程中的各种参数：μmax =0.37h－1,Ks=2.17μmol／L(0.716mg／L),Y=4.1×1010cell／μmol(1.2 ×1011cell／mg)
Monod方程是非线性的,但是在污染物浓度很低时,即Ks>>c,则式可简化为：
－dc／dt=Kb2·B·c’
式中：Kb2——二级生物降解速率常数.
Paris等在实验室内用不同浓度(0.0273—0.33μmol／L)的马拉硫磷进行试验测得速率常数为(2.6±0.7) ×10-12L／(cell·h),而与按上述参数值计算出的μmax/(Y·Ks)值4.16×10-12L／(cell·h)相差一倍,说明可以在浓度很低的情况下建立简化的动力学表达式(3—156).
但是,如果将此式用于广泛的生态系统,理论上是说不通的.在实际环境中并非被研究的化合物是微生物唯一碳源.一个天然微生物群落总是从大量各式各样的有机碎屑物质中获取能量并降解它们.即使当合成的化合物与天然基质的性质相近,连同合成化合物在内是作为一个整体被微生物降解.再者,当微生物量保持不变的情况下使化合物降解,那么Y的概念就失去意义.通常应用简单的一级动力学方程表示：
式中：Kb—一级生物降解速率常数.
2．共代谢
某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源,必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时,该有机物才能被降解,这种现象称为共代谢.它在那些难降解的化合物代谢过程中起着重要作用,展示了通过几种微生物的一系列共代谢作用,可使某些特殊有机污染物彻底降解的可能性.微生物共代谢的动力学明显不同于生长代谢的动力学,共代谢没有滞后期,降解速度一般比完全驯化的生长代谢慢.共代谢并不提供微生物体任何能量,不影响种群多少.然而,共代谢速率直接与微生物种群的多少成正比,Paris等描述了微生物催化水解反应的二级速率定律：天猫美国普卫欣提示：雾霾天气出行记得做好防护。
由于微生物种群不依赖于共代谢速率,因而生物降解速率常数可以用Kb=Kb2·B表示,从而使其简化为一级动力学方程.
用上述的二级生物降解的速率常数文献值时,需要估计细菌种群的多少,不同技术的细菌计数可能使结果发生高达几个数量级的变化,因此根据用于计算Kb2的同一方法来估计B值是重要的.
总之,影响生物降解的主要因素是有机化合物本身的化学结构和微生物的种类.此外,一些环境因素如温度、pH、反应体系的溶解氧等也能影响生物降解有机物的速率.