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2014年12月
甲基红染料生物脱色条件优化探讨
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甲基红染料生物脱色条件优化探讨
张鹏程吴珊肖群芳万淑倩王布匀彭其安
(武汉纺织大学环境工程学院,湖北武汉430073)
摘要:徽生物技术处理染料废水具有较好的应用价值,但对其研究还不够深入。本
文研究了不同环境因子对甲基红(MR)染料脱色影响。结果显示:采用矿物质盐培养基
(MSM),MR浓度为175pm时,pH6.5,温度36℃,脱色24h后,该染料脱色率稳定在92%
以上。表明该技术具有较好的应用前景。
关键词:甲基红染料脱色条件优化
前言
探讨三种培养基对甲基红染料的脱色效果,即:有
染料及着色剂广泛用于食品、印刷和印染等行业。机液体培养基、MSM培养基和葡萄糖(1.25g/L)+酵
目前,世界上染料年产量超过了7x10°吨,商用品种达母浸粉(3g/L)+MSMI(简称C+Y+MSM)。初始条件
到了10,000余种,其中甲基红染料应用最为广泛,约为:菌液接人量为1%,MR浓度为50pm,pH7.0,温度
占60%!。印染废水存在色度深,毒性强,难降解等特37℃,摇床转速100r.min-,脱色时间为12小时,设置
点,其处理难度较大。微生物技术处理染料废水具有三个重复。
效率高和无二次污染等特点)。
2.2.3微生物对不同浓度MR染料的脱色效果
我国开展微生物技术处理染料废水的相关研究起
在MSM中加入50,75,100,125,150,175,200,225,
步较晚,在微生物絮凝机理和降解途径上取得了一定
300,350,400,450和500pm的染料,其他反应条
的研究进展,但目前极少成功用于工业化废水处理3。件不变,计算脱色率。
调控机理研究不够深入是其主要原因,微生物对染料
2.2.4不同pH对染料脱色效果的影啊
废水的降解功能除了与微生物本身的特性有关外,环
考察不同pH对MR染料脱色效果影响,即pH为
境条件对降解起到了重要的作用,如:pH,培养液的组3,4,5,6,6.5,7,8,9和10时,其他反应条件不变,计算
分,反应温度和染料浓度等。基于此,本文主要探索脱色率。
了在不同环境条件下,微生物对甲基红染料脱色效果
2.2.5不同反应时间对MR染料脱色效果的影响
影响。
确定最优的培养基,染料浓度和pH后,设置不同
料与方法
反应时间即3,6,12,24,36和48h,其他反应条件不变,
实验材料
计算脱色率。
2.1.1菌株:少动鞘氨醇单胞菌( Sphingomonas
2.2.6不同处理温度对MR染料脱色效果的影响
paucimobilis),由本实验室前期试验筛选并鉴定,见文
最后考察了不同反应温度对MR染料脱色效果影
献
响,即25,31,34,35,36,37,38,39,40和45℃时,其他反
2.1.2主要试剂及仪器
应条件不变,计算脱色率
甲基红染料(MR),全自动灭菌器(HVE-50),洁
3结果与讨论
净工作台(SWーCJ-2FD),全自动生化培养箱(SPA
不同培养基对染料脱色效果的影响
370),紫外可见分光光度计(UV-5100)等。
不同的培养基对MR染料脱色效率具有较明显的
2.1.3培养基及染料废水来源
差异,见表1。有机培养基的脱色效果为2~9.5%,脱
矿物质盐培养基(MSM)和有机液体培养基配方,色率在12h时达到最佳(9.5%)。而采用MSM配方
分别见文献1]。染料废水由本实验室配制,即:取一后,脱色率提高到19~49%,且在12和16h时达到了
定量的MR溶于适量无水乙醇中,搅拌5min左右再加49%。同样,与有机培养基相比,添加G+Y+MSM培
入去离子水定容,充分搅拌10~15min
养基后,甲基红脱色率有较大提高,12小时达到了
2.2实验方法
40%。由此表明:尽管有机培养基可能会提高微生物
2.2.1MR脱色方法及脱色率的计算见文献好
的生物量,但MSM培养基对MR染料脱色效果最佳。
2.2.2不同培养基对染料的脱色效果的影响
江西化工
2014年第4期
表1不同培养基对MR染料脱色效率比较
脱色时间
10h
12h16h
36h
48h
有机培养基(脱色率%)
MSM(脱色率%)
49
49
19
C+Y+MSM(脱色率%)23384035135
4
3.2不同浓度对染料脱色效果的影响
增加,在24h时脱色率达到63.4%。此后,随着培养时
不同浓度的染料对微生物脱色效果具有明显的差间的延长,脱色率无明显增加,甚至表现出缓慢下降趋
异。本文设置MR浓度范围为50~500ppm。当MR浓势。而该趋势线与微生物生长曲线基本一致,推测是
度为175pm时脱色率最高,达到了82%(见图1),而因为在微生物对数生长后期,由于营养基质消耗及环
其他浓度下,MR染料脱色率均较低。作者推测,当MR境条件的变化等因素,影响了微生物对该染料的脱色
浓度较低时,微生物诱导出的相关染料降解酶活力较效果。
低,因而表现出染料脱色率较低。而MR浓度较高时,
10.
对微生物生长具有较大的毒害,故此条件下脱色效率
亦较低。
e(h)
图3不同培养时间下的脱色率
3.5不同培养温度对染料脱色效果的影响
DYE Content(ppm)
图4为脱色率随培养温度的变化曲线图,此图表
图1不同MR浓度下的脱色率
明:在25~36℃脱色率随温度的升高而增大,且在36℃
3.3不同pH对染料脱色效果的影响
时达到最大(92%),当温度继续升高时,脱色率却呈现
结果表明,反应体系的pH对染料脱色效果具有显下降的趋势。而前期研究表明微生物的最适生长温度
著影响。图2显示,环境pH为6~8时,微生物对染料为36℃,表明MR的脱色作用与微生物的生长状况密
脱色效率较高,当pH为6.5时,脱色率最高,达到了切相关,当温度适宜微生物生长时,脱色率也会明显上
80%。结果暗示了在过酸或过職性环境中,微生物的升。
代谢及分泌的染料降解酶活性受到了明显抑制,进而
MR山e
影响到对M染料的降解效率。
70
Temperature(C)
图4培养温慶与MR脱色率的相互关系
4小结
图2不同pH对MR脱色率的影响
本课题组筛选出的 sphingomonas paucimobilis适合
3.4不同处理时间对染料脱色的影响
于降解MR等染料废水处理,本实验进一步优化了
该菌对MR脱色条件。研究表明:当染料废水中培养
图3表明,0~24h内脱色率随培养时间的延长而基为MSM,MLR浓度为175ppm,pH6.5,温度36℃,脱色