分散大紅S-3GFL和分散紅3B的微生物降解和表面活性劑的作用

鄧 煒

(紹興文理學(xué)院，浙江 紹興 312000)

1 引言

對(duì)于紹興地區(qū)來(lái)說(shuō)，紡織業(yè)是紹興的支柱產(chǎn)業(yè)，作為紡織業(yè)下游工業(yè)的印染業(yè)也就成為紹興經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分，特別在市區(qū)的東西兩翼，即皋埠鎮(zhèn)一帶和福全鎮(zhèn)一帶，印染廠的密度非常高，印染污水的排放量很大。印染廠的印染廢水排放曾經(jīng)是造成紹興市區(qū)附近水體污染的主要原因，曾為此引起許多次水產(chǎn)業(yè)糾紛。印染生產(chǎn)中，大量使用染料，助劑，媒染劑，固色劑及樹(shù)脂整理等藥劑，其中許多種染料，其利用率(著色率)都不超過(guò)90%，其不能利用的那部分染料，勢(shì)必只能排放到廢水中，使印染廠排放的廢水中含有大量的染料。

分散染料是合成染料的一類，其特點(diǎn)是水溶性極低，為疏水性染料，染色工藝特殊，在染色過(guò)程中的開(kāi)始階段呈分散狀態(tài)進(jìn)行染色，其顆粒的細(xì)度一般在1μm左右，借分散劑的存在，很均勻的分散在水中。分散染料的染色用載體主要為三氮化苯和鄰苯基苯酚，著色率為90%，按結(jié)構(gòu)分可分為偶氮類和蒽醌類兩類。這兩類染料在紡織、印染和造紙工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。目前世界染料年產(chǎn)量約為800～900×103t,我國(guó)年產(chǎn)量已達(dá)150×103t,位居世界前列。在分散染料的染色過(guò)程中，其中大約有10%～15%的染料會(huì)直接隨廢水排入環(huán)境中。染料廢水源于染料工業(yè)及印染行業(yè),這些染料廢水具有組成復(fù)雜、COD值高、色度高、排量大、微生物可降解性低,而且有些染料有“三致”作用，如對(duì)二甲胺基偶氮染料就具有強(qiáng)烈的致突變性。染料廢水的脫色和降解成為世界性的難題和熱點(diǎn)，染料廢水也因此而成為目前最難處理的工業(yè)廢水之一。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

(1)實(shí)驗(yàn)材料。菌株獲得：將分離后獲得并保存下來(lái)的菌種進(jìn)行孢子活化處理，不斷馴化，培養(yǎng)出菌株，該菌菌落圓形，呈乳百色，半透明。在顯微鏡下觀察該菌細(xì)胞呈球狀，具有細(xì)胞核，據(jù)形態(tài)學(xué)鑒定初步確定其是一種酵母樣微生物。

(2)染料和表面活性劑的種類。分散大紅S-3GFL是升華牢度較高的黃光大紅色，適合各種用途的染色，可單獨(dú)應(yīng)用或用于拼色，為高溫型三原色組成之一。分散紅3B：分散紅3B為一種蒽醌染料。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 生物降解

(1)培養(yǎng)基成分。本實(shí)驗(yàn)所用的培養(yǎng)基組成成分和目的濃度見(jiàn)表1。將分散大紅S-3GFL和分散紅3B用酒精配制成1000ppm的酒精儲(chǔ)存液，其他無(wú)機(jī)鹽成分配制成目的濃度的2倍，然后按照一定比例將分散染料和無(wú)機(jī)鹽溶液配制成目的濃度。在菌株孢子活化階段加入3%的瓊脂配成固體培養(yǎng)基。

(2)降解條件。配制一定濃度的液體培養(yǎng)基，在250ml的錐形瓶中加100ml的培養(yǎng)液，以保證振蕩培養(yǎng)時(shí)溶液不濺出和有充分的氧氣。調(diào)整不同的pH值，高溫滅菌后挑取一定量菌接入到培養(yǎng)基中，28℃下振蕩培養(yǎng)，測(cè)定降解后的OD值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度和降解效率。加入不同的表面活性劑和改變加入量，進(jìn)行生物降解，繪制降解曲線圖，觀測(cè)降解速率的變化。

(3)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。對(duì)分散大紅S-3GFL和分散紅3B進(jìn)行光學(xué)吸收屬性掃描，測(cè)得分散大紅S-3GFL的最大吸收波長(zhǎng)為474nm，分散紅3B的最大吸收波長(zhǎng)為520nm.在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)2~120ppm濃度的染料的OD值，分別繪制分散大紅S-3GFL和分散紅3B的C-Am標(biāo)準(zhǔn)曲線。

(4)降解曲線的繪制。取5ml左右進(jìn)行生物降解實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)液測(cè)定其OD值，由于在菌株降解過(guò)程中，其代謝產(chǎn)物和菌體本身都會(huì)對(duì)OD值產(chǎn)生影響，故在測(cè)定前將培養(yǎng)液在2500r/min下離心10min,以去除絮狀代謝產(chǎn)物和菌體。測(cè)定的OD值通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出相應(yīng)的分散染料濃度，繪制濃度隨時(shí)間變化的曲線圖。并可以計(jì)算降解效率。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

PH對(duì)菌株降解分散大紅S-3GFL的影響，將分散大紅S-3GFL配成100r/min的液體培養(yǎng)基，置100ml于250ml錐形瓶中，PH計(jì)測(cè)得其原始PH值為4.38。將各液體培養(yǎng)基的PH值分別調(diào)成 pH=3.53，4.45，5.57，6.53，7.53 等值， 以 pH=4.38 做為對(duì)照組進(jìn)行生物降解實(shí)驗(yàn)，測(cè)得不同降解時(shí)間段的OD值。

從實(shí)驗(yàn)中可以看出，pH值對(duì)菌株降解分散大紅S-3GFL的影響很大。菌株在pH=3.53和pH=7.53時(shí)降解速率很慢，在第10天時(shí)仍有35%和52%沒(méi)有被降解。菌株在pH=5.57的條件下對(duì)分散大紅S-3GFL有較高的降解效率，與對(duì)照比較第3天降解效率由23.05%提高到41.37%。

在pH=5.57條件下的降解數(shù)據(jù)與對(duì)照組有關(guān)數(shù)據(jù)用成對(duì)比較法做 t檢驗(yàn)，其 t值達(dá)到 5.367，p值為 0.000672，t0.01=3.355，t大于t0.01，差異達(dá)到極顯著水平水平。因此降解分散大紅S-3GFL的最適pH為5.57左右。過(guò)酸、中性和堿性環(huán)境對(duì)菌株降解分散大紅S-3GFL的影響都不利。

pH對(duì)菌株降解分散紅3B的影響：配制100ppm的分散紅3B，置100ml于250ml錐形瓶中，測(cè)得其原始pH值為4.91，將pH=4.91做為對(duì)照組，將其余的培養(yǎng)液的pH值分別調(diào)成為 pH=3.55，4.57，5.55，6.55，7.55 等值， 進(jìn)行生物降解實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出菌株在pH=6.55的條件下，降解速率最快。在小于6.55條件下，隨pH值的增加降解效率也隨著提高。但超過(guò)6.55時(shí)，速率就降低。將各組pH數(shù)據(jù)與對(duì)照組數(shù)據(jù)用成對(duì)比較法進(jìn)行t檢驗(yàn)，其結(jié)果達(dá)到極顯著水平。因此降解分散紅3B的最適pH為6.55左右。

[1]上海市紡織工業(yè)局.分散染料應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997,(5).

[2]戚文彬.面活性劑與分析化學(xué)[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1986，(9).