直链烷基苯磺酸的增强去除机制

2025/10/13 9:33:25 作者:电离式

介绍

直链烷基苯磺酸(Linear alkyl benzenesulphonate,LAS)是一种阴离子表面活性剂,具有优异的乳化、去污与润湿性能,是浴室废水等灰水的核心污染物之一。它对水生生物(如藻类、无脊椎动物)具有慢性毒性,会破坏水生生物的细胞膜结构,抑制光合作用与呼吸作用

直链烷基苯磺酸.jpg

图一 直链烷基苯磺酸

Fe (II) 的去除增效机制

Fe (II) 是提升微生物去除直链烷基苯磺酸效率的关键调控因子,但其作用存在2.0 mg/L(v/v)的最优浓度阈值,该浓度下,Fe (II) 可通过促进微生物光合效率、激活硫代谢功能基因、缓解LAS及降解产物的毒性,显著提升 LAS 去除率。当 Fe (II) 浓度超过 2.0 mg/L时,金属离子会在微生物细胞内积累,抑制 LAS 降解相关蛋白质活性,导致去除率下降。好氧环境中 DO 促进 LAS 氧化脱氢降解,但抑制硫酸盐还原;厌氧环境则通过 Fe (II) 介导的硫同化还原,同步实现 LAS 降解与硫酸盐去除,避免二次污染。

硫代谢功能基因的激活

Fe (II) 显著富集3类与直链烷基苯磺酸降解相关的硫代谢基因,且厌氧环境富集更显著。有机硫转化基因是LAS 降解的核心基因,可推动LAS通过ω- 氧化、β- 氧化、脱硫路径生成硫酸盐;同化硫酸盐还原基因丰度远高于异化还原基因,可将 LAS 降解产生的硫酸盐 / 亚硫酸盐转化为微生物自身所需的半胱氨酸,避免硫化物积累;SOX系统基因可将磺酸盐氧化为硫酸盐,补充硫循环中间产物,增强代谢连续性。

核心降解路径

Fe (II) 调控下,微生物通过好氧双路径和厌氧单路径实现LAS高效降解,第一种好氧路径为LAS经ω- 氧化、β- 氧化及脱硫,生成硫酸盐,有机硫转化主导;第二种好氧路径ssuA/ssuB基因调控烷磺酸单加氧酶,断裂 LAS 的 C-S 键,生成亚硫酸盐;厌氧路径为LAS 先与富马酸加成,再经 β- 氧化生成磺酸盐醇(有机硫转化主导),且 Fe (II) 可通过 Fe³⁺/Fe²⁺ redox 循环提供能量,提升降解效率。

直链烷基苯磺酸的去除路径.png

图二 直链烷基苯磺酸的去除路径

核心优势

直链烷基苯磺酸去除率达 85% 以上,且同步实现硫酸盐高效去除。Fe (II) 协同微生物是唯一不产生硫酸盐二次污染的工艺。Fe (II) 可与硫化物生成硫化亚铁(FeS)沉淀,缓解硫化物对微生物的毒性,且硫酸盐通过同化还原被微生物利用,出水硫酸盐浓度低于进水;无需好氧工艺的曝气设备,规避 Ae/FeAe的高能耗问题,且 Fe (II) 用量仅 2.0 mg/L,化学成本低[1]。

参考文献

[1]Ban Y ,Dou Q ,Wu Y .The enhanced removal of linear alkylbenzene sulfonates (LAS) by microorganisms under Fe(II) regulation: A study of sulfur transformation and bacterial metabolic characteristics[J].Journal of Environmental Chemical Engineering,2025,13(5):117813-117813.

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