鄧 煒
(紹興文理學(xué)院,浙江 紹興 312000)
對于紹興地區(qū)來說,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,固色劑及樹脂整理等藥劑,其中許多種染料,其利用率(著色率)都不超過90%,其不能利用的那部分染料,勢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,其特點是水溶性極低,為疏水性染料,染色工藝特殊,在染色過程中的開始階段呈分散狀態(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,我國年產(chǎn)量已達(dá)150×103t,位居世界前列。在分散染料的染色過程中,其中大約有10%~15%的染料會直接隨廢水排入環(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,染料廢水也因此而成為目前最難處理的工業(yè)廢水之一。
(1)實驗材料。菌株獲得:將分離后獲得并保存下來的菌種進(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。
(1)培養(yǎng)基成分。本實驗所用的培養(yǎng)基組成成分和目的濃度見表1。將分散大紅S-3GFL和分散紅3B用酒精配制成1000ppm的酒精儲存液,其他無機(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),測定降解后的OD值,通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算濃度和降解效率。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,觀測降解速率的變化。
(3)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。對分散大紅S-3GFL和分散紅3B進(jìn)行光學(xué)吸收屬性掃描,測得分散大紅S-3GFL的最大吸收波長為474nm,分散紅3B的最大吸收波長為520nm.在最大吸收波長下測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)行生物降解實驗的培養(yǎng)液測定其OD值,由于在菌株降解過程中,其代謝產(chǎn)物和菌體本身都會對OD值產(chǎn)生影響,故在測定前將培養(yǎng)液在2500r/min下離心10min,以去除絮狀代謝產(chǎn)物和菌體。測定的OD值通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出相應(yīng)的分散染料濃度,繪制濃度隨時間變化的曲線圖。并可以計算降解效率。
PH對菌株降解分散大紅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計測得其原始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 做為對照組進(jìn)行生物降解實驗,測得不同降解時間段的OD值。
從實驗中可以看出,pH值對菌株降解分散大紅S-3GFL的影響很大。菌株在pH=3.53和pH=7.53時降解速率很慢,在第10天時仍有35%和52%沒有被降解。菌株在pH=5.57的條件下對分散大紅S-3GFL有較高的降解效率,與對照比較第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)與對照組有關(guān)數(shù)據(jù)用成對比較法做 t檢驗,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。過酸、中性和堿性環(huán)境對菌株降解分散大紅S-3GFL的影響都不利。
pH對菌株降解分散紅3B的影響:配制100ppm的分散紅3B,置100ml于250ml錐形瓶中,測得其原始pH值為4.91,將pH=4.91做為對照組,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)行生物降解實驗。
通過實驗可以看出菌株在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6.55時,速率就降低。將各組pH數(shù)據(jù)與對照組數(shù)據(jù)用成對比較法進(jìn)行t檢驗,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[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:中國計量出版社,1986,(9).