棒桿菌51#對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色條件的研究

李玲玉，陳荔英，尤燕強(qiáng)，傅績(jī)斌，王仕超，林玉滿

（1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，福建 福州 350007；2.福建省固體廢物及化學(xué)品環(huán)境管理技術(shù)中心，福建 福州 350003）3.福建師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，福建 福州 350007）

棒桿菌51#對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色條件的研究

李玲玉1，陳荔英2，尤燕強(qiáng)3，傅績(jī)斌1，王仕超3，林玉滿1

（1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，福建 福州 350007；2.福建省固體廢物及化學(xué)品環(huán)境管理技術(shù)中心，福建 福州 350003）3.福建師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，福建 福州 350007）

從6株高效脫色菌株中選出對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色效果最好的51#菌株；考察了不同碳源、氮源、染料濃度、pH值、培養(yǎng)時(shí)間對(duì)51#菌株脫色效果的影響，結(jié)果表明在菌液加量為5%和培養(yǎng)溫度30℃時(shí)，該菌株對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料最佳脫色條件：以3%葡萄糖為碳源及1%尿素為氮源，染料濃度為75mg/L，pH為7，培養(yǎng)時(shí)間12小時(shí)，對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色率達(dá) 95.7%。

棒桿菌51#；陽離子艷紅X-5GN；脫色條件

印染廢水屬于難降解的工業(yè)廢水之一，具有成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、污染物濃度高、色度深、可生化性差等特點(diǎn)，若不經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重污染環(huán)境[1-2]。因此，如何有效地處理印染廢水具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。以目前印染廢水的處理方法來看，可以分為兩個(gè)大類，一類是物理化學(xué)方法，另一類是生物方法[3-5]，其中利用微生物處理印染廢水具有成本低且無二次污染，是一條經(jīng)濟(jì)有效的途徑[6-7]。

通過對(duì)分離篩選得到的6株脫色高效菌株（38#、51#、80#、108#、110#、114#）用于多種染料脫色處理的研究，并選出對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色效果最好的51#菌株，對(duì)其最佳脫色條件進(jìn)行了研究，以期為印染廢水處理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器

TGL-18C-C飛鴿牌高速臺(tái)式離心機(jī)：上海安享科學(xué)儀器廠；723分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SPX-250B-Z生化培養(yǎng)箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

DSX-28013型不銹鋼手提式滅菌器：上海申溢醫(yī)療器械廠；

凈化工作臺(tái)：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 材料

1.2.1 染料

分散黃、陽離子翠藍(lán)、活性艷紅、陽離子艷紅X-5GN、分散深藍(lán)、直接深棕、活性嫩黃等7種染料均為分析純， 中國(guó)醫(yī)藥(集團(tuán))上?；瘜W(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2.2 菌株

6株脫色高效菌株（38#、51#、80#、108#、110#、114#）均為實(shí)驗(yàn)室保存。

1.2.3 培養(yǎng)基

1.2.3.1 生長(zhǎng)培養(yǎng)基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，蒸餾水1000mL，pH=7.0～7.2，121℃滅菌20min。

1.2.3.2 染料培養(yǎng)基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，染料50mg/L，蒸餾水1000mL，pH=7.0～7.2，121℃滅菌20min。

1.2.3.3 脫色培養(yǎng)基：葡萄糖3%，尿素1%，NaCl 0.5%，染料50mg/L，蒸餾水1000mL，pH=6.0～6.1，121℃滅菌20min。

1.3 方法

1.3.1 菌種擴(kuò)大培養(yǎng)

取出冰箱中保存的菌株，從試管斜面中取出菌塊，在超凈工作臺(tái)中接種于50mL生長(zhǎng)培養(yǎng)基中，放置于30℃生化培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。

1.3.2 菌體脫色培養(yǎng)

移取2.5mL菌液到50mL染料培養(yǎng)基中，放置于30℃生化培養(yǎng)箱培養(yǎng)24h。

1.3.3 脫色能力的測(cè)定

以脫色率表示菌株對(duì)染料的脫色能力。在脫色一定時(shí)間后，取上清液于3500r/min下離心30min，在染料的最大吸收峰處測(cè)吸光度值，并以不加菌液的脫色培養(yǎng)液為對(duì)照，計(jì)算脫色率，計(jì)算公式如下：

式中，A－不加菌液的吸光度值，B－加菌液的吸光度值。

1.3.4 51#棒桿菌對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色條件研究

在培養(yǎng)溫度為30℃和接種量為5%條件下，考察51#棒桿菌在不同pH、碳源、氮源、培養(yǎng)時(shí)間和染料質(zhì)量濃度對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料的影響。陽離子艷紅X-5GN的最大吸收波長(zhǎng)515nm，通過測(cè)定脫色培養(yǎng)液上清離心液的吸光度，計(jì)算脫色率。

1.3.4.1 不同碳源的影響

分別以蔗糖、甘油、葡萄糖、麥芽糖、可溶性淀粉、乙醇作為脫色培養(yǎng)基碳源，在其他條件不變的情況下，考察碳源對(duì)脫色率的影響。

1.3.4.2 不同氮源的影響

分別以尿素、硫酸銨、硝酸銨、草酸銨作為脫色培養(yǎng)基的氮源，在其他條件不變的情況下，考察氮源對(duì)脫色率的影響。

1.3.4.3 pH值的影響

脫色培養(yǎng)基pH值分別調(diào)至5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，考察pH值對(duì)脫色率的影響。

1.3.4.4 染料濃度的影響

脫色培養(yǎng)基中的染料濃度分別配成25、50、75、100mg/L，考察其對(duì)脫色率的影響。

1.3.4.5 時(shí)間的影響

脫色培養(yǎng)時(shí)間分別為3、6、9、12、24、36、48h，考察其對(duì)脫色率的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌株對(duì)不同染料脫色效果

表1 不同菌株對(duì)不同染料的脫色

實(shí)驗(yàn)表明，不同菌株對(duì)不同染料脫色效果不同，結(jié)果見表1。其中棒桿菌51#對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料的脫色效果最好。

表2 不同碳源對(duì)脫色率的影響

表3 不同氮源對(duì)脫色率的影響

2.2 51#對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色條件研究

2.2.1 碳源的篩選

分別用蔗糖、甘油、葡萄糖、麥芽糖、可溶性淀粉、乙醇作碳源，51#菌對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色效果如表2。

從表2可以看出用蔗糖、葡萄糖、麥芽糖作為碳源，對(duì)染料的脫色率都達(dá)到60%以上。其中又以葡萄糖最高，脫色率達(dá)到92.4%；麥芽糖次之，脫色率為88.0%的；蔗糖脫色率則為63.3%；甘油、可溶性淀粉、乙醇等都不到50%?？梢姡咸烟菫樽罴烟荚?。

2.2.2 氮源的篩選

蔗糖作碳源，分別以尿素、硫酸銨、硝酸銨、草酸銨為氮源，脫色結(jié)果如表3。

從表3可以看出，不同氮源對(duì)染料脫色效果影響明顯，以尿素為氮源脫色率最高，達(dá)70.1%，即尿素為最佳氮源。

2.2.3 pH值對(duì)脫色的影響

將脫色培養(yǎng)基的pH值分別調(diào)至5.0、6.0、7.0、8.0、9.0接入菌液，于30℃生化培養(yǎng)箱里靜置培養(yǎng)24h，其脫色率如圖1所示。

圖1 pH值對(duì)脫色率的影響

從圖1可以看出，當(dāng)pH值為7.0時(shí)脫色率最高，為61.6%；當(dāng)pH值為9.0時(shí)脫色率最低，為50.3%；偏酸性比偏堿性的脫色率高，酸性或堿性越強(qiáng)脫色率越低。可見，51#菌對(duì)染料脫色最適pH值為7.0。

2.2.4 染料濃度對(duì)脫色的影響

脫色培養(yǎng)基加入不同染料濃度，接入菌液，于30℃生化培養(yǎng)箱靜置培養(yǎng)24h，其脫色率影響如圖2所示。

圖2 染料濃度對(duì)脫色率的影響

由圖2中可以看出當(dāng)染料濃度為25、50、75、100mg/L，其脫色率依次為51.0%、58.7%、67.4%和67.0%，即染料濃度為75mg/L時(shí)，其脫色率為最高。

2.2.5 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)脫色的影響

以葡萄糖為碳源，尿素為氮源，調(diào)節(jié)pH值在7.0，染料濃度為75mg/L，不同培養(yǎng)時(shí)間對(duì)脫色率的影響如圖3所示。

圖3 培養(yǎng)時(shí)間的影響

通過圖3可以看出當(dāng)培養(yǎng)時(shí)間為3、6、9、12、24、36、48h時(shí)，其脫色率依次為72.4%、87.6%、94.3%、95.7%、95.8%、95.9%和95.9%，即該菌株對(duì)染料的脫色在培養(yǎng)時(shí)間為12h內(nèi)基本經(jīng)達(dá)到最佳脫色效果。

3 結(jié)論

3.1 6株脫色菌對(duì)染料脫色結(jié)果表明不同菌株對(duì)不同染料均有脫色作用，但脫色效果不同；51#菌對(duì)陽離子艷紅X-5GN有較高的脫色率，可用于處理含陽離子艷紅X-5GNG染料的印染廢水。

3.2 考察不同因素對(duì)51#菌對(duì)陽離子艷紅X-5GN染料脫色的影響，結(jié)果表明在培養(yǎng)溫度30℃、菌液加量為5%時(shí)，該菌株對(duì)染料脫色最佳碳源為葡萄糖（3%），最佳氮源尿素（1%）、最佳染料濃度為75mg/L、最適pH值為7.0，最佳培養(yǎng)時(shí)間12h。

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10.3969/j.issn.1007-550X.2017.08.002

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1007-550X（2017）08-0029-04

2017-05-22

李玲玉（1992-），湖北武穴市人，碩士研究生，研究方向：水污染控制工程與水處理技術(shù)。