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【中文名】丙烯酰胺
【英文名】Acrylamide
【CA登录号】79-06-1
【分子式】C3H5NO
【分子量】71.08
【化学结构式】
CH2=CHCONH2
【外观】从苯中可得到片状的白色的结晶,无臭。
【物化常数】沸点 125℃/25mmHg,熔点84.5℃,蒸气压 0.0068mmHg℃,辛醇/水分配系数log Kow= -0.67,溶于乙醚,水中溶解度 215.5 g/100 ml/30℃或640000mg/L/25℃,易溶于甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醇等。蒸气相对密度2.46。
COD 0.97g/g,生态毒性LC50 Pimephales promelas (fathead minnow) 109 mg/l/96 hr,EC50 Pimephales promelas (fathead minnow) 105 mg/l/96 hr。
在大气中,它仅以气态的形式存在,它可受光化学催化所诱发的羟基游离基所降解,其相应的半衰期为34小时。
在土壤中,它具有较强的迁移性,不易从湿的土壤中挥发至大气中去。它可以在土壤中进行生物降解,试验表明在湿的土壤中,经过14天后可有74~94%的去除率。
在水体中,它不会被悬浮固体及底泥所吸附,在水体中,它可以很快地生物降解,在试验河流中,经过150小时后,可有90%的去除率。它不易从水体表面挥发转移至大气中去。在pH为7的条件下,其水解速率较慢,其相应半衰期为37年。生物富集作用较弱。在好氧的条件下,丙烯酰胺可以较快地进行生物降解,经驯化的污泥接种,5天BOD测定,可测得其理论量的69或75%。在厌氧条件下,丙烯酰胺也可进行生物降解,在有的试验中,经过6天后,可有79~80%的去除率,但也有报导,当使用消化污泥作为降解微生物,经过56天后,丙烯酰胺仍得不到降解。
【毒性】对实验动物具有确实的致癌作用,但对人类的致癌作用尚未完全确定,IARC将其归类为2A,美国ACGIH将其归类为A3。其聚合物聚丙烯酰胺系无毒物质,但丙烯酰胺却是一个外围神经毒物。毒性主要表现在中枢神经系统受到伤害。其主要症状为嗜睡、失衡、共济失调、颤动、肢体麻木及手指刺痛、语言困难、步伐摇摆、失去定向功能、思维混乱、失忆、产生幻觉,后期还会出现外围神经变化。可以通过吸入、食入或皮肤吸收进行人体内。轻度中毒恢复较快,可在数星期或数月后复原,但严重中毒后,完全康复所需时日较长,且留有后遗症。慢性中毒可发生腱反应消失、末稍肢端麻木及感觉异常。LD50 大鼠经口124 mg/kg,或雄 经口 565 mg/kg,雌 经口 490 mg/kg,腹腔注射90 mg/kg,小鼠 经口 107 mg/kg,腹腔注射 170 mg/kg,
【安全性质】闪点 138℃闭杯,自燃点424℃,在熔化或紫外线照射等外界因素刺激下可发生剧烈聚合,
一般用聚丙烯酰胺处理后的排放水, 通过含有微生物的活性炭床可以使12 微克/升的丙烯酰胺降低到 1 微克/升以下[1]。
一般聚丙烯酰胺产品中可能有 0.05% 的丙烯酰胺存在, 用聚丙烯酰胺处理过的水, 当投药量过大时, 处理后的水中常有大于 0.5 毫克/升的单体存在。 在水中其最大允许平均浓度为 0.25 微克/升, 而短期最大允许水平为 0.5 微克/升。 这种单体可被高锰酸钾及臭氧所去除[2]。
含丙烯酰胺废水可在碱性条件下加热使之部分水解, 产生丙烯酸, 然后在弱酸性下加入氧化还原型聚合引发剂, 使之发生聚合反应, 最后加入碱土金属使之沉淀而得到处理。 本法适用于含 0.3~3%的丙烯酰胺的废水处理[3]。
从杀草剂污染的土壤中分出 Pseudomonas sp 及 Xanthomonas maltophilia 可以用来分解丙烯酰胺并以此作为唯一的碳源和氮源。 Pseudomonas sp 及 X. maltophilia 可以分别在 24及48 小时内将 62.8毫摩尔的丙烯酰胺完全降解为丙烯酸及氨, 如将微生物固定化在藻酸钙上, 则可加速其降解速率[4]。
一株 Pseudomonas sp. 可以利用丙烯酰胺的菌株可以用来分解丙烯酰胺, 丙酰胺, 丁酰胺及甲基丙烯酰胺的混合物, 可以将其降解成相应的酸及氨, 也可将其用藻酸予以固定化使用[5]。
丙烯酰胺可用 Brevibaccterium、Bacillus 及Pseudomonas 作生化处理。
可用来处理丙烯酰胺的 Brevibacterium 菌种有 B. Acetylicum 、B. Helrolum、B. leucinophagum 、B. linens 及 B. Vitarumen。 从 B.Acetylicum ATCC 953 的细胞制备而来的丙酮粉末酶制剂与 0.1% 丙烯酰胺在 35℃ 培养 12 小时, 则有 38.2% 的丙烯酰胺被分解[6]。
用B. Vitarumen ATCC 10234 处理, 当丙烯酰胺浓度为 0.1% 时, 在 30℃培养 3 天, 可去除 45.6% 的丙烯酰胺[7]。
用 B. Ammoriagenes IAM 1641 处理, 当丙烯酰胺浓度为 0.1% 时, 在 35℃培养 66小时, 丙烯酰胺的分解率可有 80%[8]。 在稀释的条件下, 如 500 毫克/升的丙烯酰胺水溶液 10 毫升至 10 升, 经搅拌 6 小时, 可使丙烯酰胺全部消失[9]。
丙烯酰胺在用 Bacillus brevis ATCC 8185 培养时, 0.1% 丙烯酰胺溶液在温度为 30℃ 及3℃5, pH 为 6.5、7.5 及8.5 , 经 120 小时后, 均可有 100% 的丙烯酰胺被降解[10]。
也可用混合菌种处理, 如 Bacillus sphaericus IAM 1286 及Pseudomonas putrefaciens ATCC 8071。在PH 6.5~8.5 及温度为 20~35℃时, 可 100% 地去除丙烯酰胺[11]。
B.Ammoniagenes IAM 1641及Pseudomonas aeruginose ATCC 12045混合菌种在温度20℃、 30℃ 及35℃, pH 为 6.5、7.5 及8.5 下处理 0.15% 的丙烯酰胺溶液, 均可使其 100% 的分解[12]。
用B. Acetylicum ATCC 953 及 P.putrefaciens ATCC 8071 处理 0.1% 丙烯酰胺溶液, 当pH 为 6.5、7.5 及8.5 , 温度为 20℃、 30℃ 及35 ℃, 100 小时后的去除率为 94%[13]。
B. Ammoniagenes IAM 1641 及 Bacillus brevis IAM 1031 处理 0.1% 丙烯酰胺时, 在 44 小时后可以去除 100% 的丙烯酰胺[14]。也可在 pH 6.5~8.5 时, 用 Bacillus brevis IAM 1031、 Brevibacterium ammoniagenes IAM 1641 或Pseudomonas putrefaciens ATCC 8071 处理在, pH 6.5~8.5 处理 36 小时, 在不搅拌的情况下可去除 97.1~100%; 而在搅拌下可去除 100% 的丙烯酰胺[15]。
用选择性培养基加富培养的方法,从自然界筛选能分解丙烯酰胺单体的微生物,在含有丙烯酰胺的培养基中进行培养实验,从中筛选出了降解效果较好的菌株B99-08,并初步鉴定其为节细菌属的一种(Arthrobacter sp.),能降解丙烯酰胺[16]。
从化工厂的活性污泥中筛选出具有降解丙烯酰胺能力的细菌12株,经鉴定均为不动杆菌属。碱裂解法抽提显示质粒检出率为75%。并在质粒量上有所差异。在实验室条件下。这些菌株中对丙烯酰胺的最大耐受力可达40mg/mL;12株菌株都对氨苄青霉素有抗性,而对链霉素、卡那霉素、庆大霉素及氯霉素无抗性;在以丙烯酰胺为唯一碳源的无机盐培养基中,菌株DAW01在30℃,108γ/min旋转式摇床振荡培养6d后,对丙烯酰胺降解能力可达45.01%[17][18]。
参考文献
[1] Ebara-Infilco Co., Ltd. Japan. 81 03120.
[2] Croll B T et al. Water Res. 1974;8(11):989~993.
[3] Takao Yuichi Japan. Kokai 97 85260.
[4] Nawaz M S et al. Can. J. Microbiol. 1993;39(2):207~212.
[5] Nawaz M S et al. Environ. Sci. Technol. 1994;28(6):1126~1129.
[6] Taki Chemical Co., Ltd. Japan. 81 44799.
[7] Makawa Yoshio, Jiubo Shozo Japan. Kokai 77 82775.
[8] Makawa Yoshio, Shinpo, Shozo Japan. Kokai 77 79073.
[9] Madea Yoshio, Shinpo Shozo Japan. 79 11389.
[10] Makawa Yoshio, Jinbo Shozo Japan. Kokai 77 87289.
[11] Makawa Yoshio, Shinpo Shozo Japan. Kokai 77 99281.
[12] Makawa Yoshio, Jinbo Shozo Japan. Kokai 77 94472.
[13] Makawa Yoshio, Jinbo Shozo Japan. Kokai 77 94473.
[14] Makawa Yoshio Japan. Kokai 77 94470.
[15] Taki Chemical Co., Ltd. Japan. 80 50477.
[16] 李志茄 等 北京林业大学学报 23(2)40~42 2001.
[17] 边才苗 等 环境科学与技术 27(1)9~10,24 2004.
[18] 王锦文 等 台州学院学报 24(6)62~65 2002.
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