通过嗜盐古菌生物降解有机污染物制造技术

技术编号:25092380 阅读:27 留言:0更新日期:2020-07-31 23:37
本发明专利技术涉及减少高盐废水的至少一种选自硝基苯、甲酸盐/甲酸根、苯酚、4,4'‑亚甲基二苯胺(MDA)和苯胺的污染物的含量的方法,所述方法包括以下步骤:(a)提供包含高盐废水和所述至少一种污染物的组合物A,和(b)使组合物A与地中海富盐菌细胞接触,由此生成包含所述组合物A和所述至少一种嗜盐微生物菌株细胞的组合物B。本发明专利技术进一步涉及生产氯气和氢氧化钠的方法。本发明专利技术还涵盖了包含高盐废水、所述至少一种污染物和地中海富盐菌细胞的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过嗜盐古菌生物降解有机污染物本专利技术涉及减少高盐废水中至少一种选自硝基苯、甲酸盐/甲酸根、苯酚、4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)和苯胺的污染物的含量的方法,所述方法包括以下步骤:(a)提供包含高盐废水和所述至少一种污染物的组合物A,和(b)使组合物A与地中海富盐菌(Haloferaxmediterranei)细胞接触,由此生成包含所述组合物A和地中海富盐菌细胞的组合物B。本专利技术进一步涉及生产氯气和氢氧化钠的方法。本专利技术进一步涵盖了包含高盐废水、所述至少一种污染物和地中海富盐菌细胞的组合物。工业过程产生数百万升高盐残余水。据估计,全球流出物中的5%是高盐的。例如,二苯基甲烷系列的二胺和多胺(其为用于生产聚氨酯的主要中间体)的生产伴随着大量高盐废水的产生(参见US2009240076)。二苯基甲烷系列的二胺和多胺通常通过在酸催化剂(如盐酸)的存在下使苯胺与甲醛反应来生产。在产生二苯基甲烷系列的二胺和多胺后,通过添加碱(通常为氢氧化钠水溶液)来中和酸催化剂。通常,添加中和剂,以使所得中和混合物可以分离为含有二苯基甲烷系列的多胺及过量苯胺的有机相和含有氯化钠与残余有机成分的水相(即高盐废水)。过去,高盐废水通常在通过物理和/或化学方法(例如吸附、臭氧化和电化学处理)除去有机成分后弃置,参见US2009240076。但是,用于处理含有有机化合物的残余水的物理和/或化学方法通常不能将含盐残余物流中的总有机碳含量减少至所要求的最高水平以下。残余水(如生产二苯基甲烷系列的二胺和多胺所产生的废水)常常包含有机污染物如甲酸盐/甲酸根、苯酚、苯胺、硝基苯和4,4'-亚甲基二苯胺(MDA),并在用淡水大量稀释后排入环境中或通过物理-化学方法处理它们。因此,需要高盐废水的替代处理方案。通过好氧和厌氧生物处理来处理有机物的替代系统目前是主要研究焦点。常规的非嗜极微生物不能在高盐浓度下进行有机污染物的去除。当盐胁迫与污染胁迫相叠加时,嗜盐菌在高盐浓度的存在下降解或转化不同有机污染物的能力非常重要。因此,非常需要能够在高盐浓度下生长或能够降解或转化高盐废水中的不同有机污染物的微生物。高盐废水中存在的典型有机污染物是甲酸盐/甲酸根、苯酚、苯胺、硝基苯和4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)。这些化学中间体通常用于制造除草剂、显影剂、香水、药物、橡胶和染料。由于它们在工业中的广泛使用,越来越大量的这些化合物被释放到土壤和水体中,这对活生物体构成了环境威胁和健康风险。此外,高盐溶液是氯碱工艺的重要材料,氯碱工艺是电解氯化钠(NaCl)的工业方法。它是用于生产氯气和氢氧化钠的技术。但是,需要非常纯的高盐溶液。因此,难以将再循环的高盐废水用于氯碱工艺。例如,来自亚甲基二胺生产的高盐废水含有有机污染物如甲酸盐/甲酸根、苯酚、苯胺、硝基苯和4,4'-亚甲基二苯胺(MDA),其应当在对废水施以氯碱工艺之前除去。例如,必须除去甲酸盐/甲酸根,否则氯气将被CO2污染。先前对有机化合物(如甲酸盐/甲酸根或苯胺)的生物降解的研究集中于单一化合物在温和条件下的降解或转化。但是,在高盐浓度(例如高达2000mg/lNaCl)的存在下能够同时降解多种有机化合物(如甲酸盐/甲酸根、苯酚、苯胺、MDA和硝基苯)的微生物目前还未知。例如,苯胺和/或甲酸盐/甲酸根的生物降解先前已经报道为在温和条件下被假单胞菌属(Pseudomonas)、毛单胞菌属(Comamonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、红球菌属(Rhodococcus)、弗拉特氏菌属(Frateuria)、莫拉菌属(Moraxella)、代尔夫特菌属(Delftia)、诺卡菌属(Nocardia)和迪茨氏菌属(Dietzia)的多种细菌物种降解。但是,含有苯胺和/或甲酸盐/甲酸根和潜在的其它有机污染物如硝基苯、苯酚和/或MDA的残余物流常常具有提高的盐度,并且由于高盐浓度破坏普通生物处理系统中存在的细菌代谢,因此高盐残余物流的处理是一项挑战。而且,将普通细菌用于高盐残余物流需要用淡水(如果有的话)预先稀释以降低盐度。WO2013/124375公开了通过某些嗜盐和/或嗜盐嗜碱微生物减少总有机碳。Woolard和Irvine(1995)公开了在序批式反应器中处理高盐废水(Woolard和Irvine.Treatmentofhypersalinewastewaterinthesequencingbatchreactor.WaterResearch29.4(1995):1159-1168)。Rodriguez-Valeria等人(1983)报道了地中海盐杆菌(Halobacteriummediterranei)的鉴定,这是一种利用碳水化合物的极端嗜盐菌的新物种。已经显示地中海盐杆菌能够使用许多不同的化合物作为唯一的碳和能量来源,并且不产生H2S。Campo等人(2011)涉及来自被芳族化合物污染的土壤的活性污泥。观察到高达5mg/l苯胺的胺类(如苯胺和MDA)的好氧生物降解(Campo,P等人,Aerobicbiodegradationofaminesinindustrialsalinewastewaters.Chemosphere85.7(2011):1199-1203)。Antón等人(1988)报道了通过地中海富盐菌生产细胞外多糖。作者表明,地中海富盐菌能够产生胞外聚合物质,特别是含有甘露糖作为主要组分的杂多糖,这使菌落具有典型的黏液特性。该物质在所检测的几种条件和底物下产生,尽管用糖类(特别是葡萄糖)作为碳和能量来源获得最高产率(Antón,J等人,ProductionofanextracellularpolysaccharidebyHaloferaxmediterranei.AppliedandEnvironmentalMicrobiology54.10(1988):2381-2386)。Oren(2000)研究了嗜盐菌。作者提到富盐菌属(Haloferax)物种用于生产聚β羟基链烷酸酯或细胞外多糖的潜在用途。特别地,据报道,可以由嗜盐古细菌地中海富盐菌以高产率获得作为生物可降解塑料材料的来源的β-羟基链烷酸酯。此外,地中海富盐菌可以积聚与罗尔斯顿氏菌属一样多的β-羟基链烷酸酯,并可以使用淀粉作为廉价的碳和能量来源(Oren,A.Diversityofhalophilicmicroorganisms:environments,phylogeny,physiology,andapplications.JournalofIndustrialMicrobiologyandBiotechnology28.1(2002):56-63)。Oren等人(2014)进一步报道了地中海富盐菌在代谢上非常多样,并具有广泛的耐盐性。根据作者的说法,地中海富盐菌是一种古细菌,其比任何其它可比较的极端嗜盐菌生长更快,具有宽的耐盐性窗口,可以在简单和复杂的底物上生长,并降解聚合物质,具有不同的厌氧生长模式,可以积聚储存聚合物,产生气体囊泡,并分泌能够杀死其它古菌的嗜盐菌素(O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.减少高盐废水中至少一种选自硝基苯、甲酸盐/甲酸根、苯酚、亚甲基二苯胺,特别是4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)和苯胺的污染物的含量的方法,所述方法包括以下步骤:/n(a)提供包含高盐废水和所述至少一种污染物的组合物A,和/n(b)使组合物A与地中海富盐菌细胞接触,由此生成包含所述组合物A和地中海富盐菌细胞的组合物B。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171219 EP 17208358.61.减少高盐废水中至少一种选自硝基苯、甲酸盐/甲酸根、苯酚、亚甲基二苯胺,特别是4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)和苯胺的污染物的含量的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)提供包含高盐废水和所述至少一种污染物的组合物A,和
(b)使组合物A与地中海富盐菌细胞接触,由此生成包含所述组合物A和地中海富盐菌细胞的组合物B。


2.权利要求1的方法,其中所述组合物B以基于组合物或废水(例如组合物B)的总体积计至少6%(w/v)、优选至少7%(w/v)、更优选至少10%(w/v)、甚至更优选至少12%(w/v)、和最优选至少15%(w/v)的浓度包含NaCl。


3.权利要求1至2任一项的方法,其中所述组合物B包含至少0.5mg/l的甲酸盐/甲酸根和/或0.5mg/l的苯酚和/或0.5mg/l的硝基苯和/或0.5mg/l的4,4'-亚甲基二苯胺(MDA)和/或0.5mg/l的苯胺。


4.权利要求1至3任一项的方法,其中所述高盐废水来自于碳酸二芳酯的生产、聚碳酸酯的生产、或二苯基甲烷系列的二胺和多胺的生产。


5.权利要求1至4任一项的方法,其中所述组合物B还包含使得地中海富盐菌细胞能够生长的底物,特别是其中所述底物已经添加到组合物B中,优选所述底物是碳水化合物,特别是甘油,糖如葡萄糖或蔗糖,或有机酸如乙酸盐/乙酸根、乳酸盐/乳酸根、苹果酸盐/苹果酸根、琥珀酸盐/琥珀酸根或柠檬酸盐/柠檬酸根。


6.权利要求1至5任一项的方法,其中所述方法还包括温育组合物B的步骤(c),由此减少所述至少一种污染物的含量。


7.权利要求6的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:H·黑克罗特C·赫尔维希D·坎拉瓦马内什N·马勒
申请(专利权)人:科思创德国股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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