合成染料的生物降解.pdf

第37卷,第3期
安徽化工
Vol 37. No.3
2011年6月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
Jun.2011
5
合成染料的生物降解
孙凌莉1,沙剑飞2
(1.浙江禾田化工有限公司,浙江杭州310023;2.杭州市环境监察支队,浙江杭州310014
摘要:综述了合成染料的生物降解技术。染料废水处理技术多种多样,其中生物法以其经济、高效、无二次污染、对环境友好等优点而应
用最为广泛。迄今为止,已经证明多种微生物对合成染料具有生物降解能力。将来,利用微生物降解外源性化学物质(包括合成染料)有
望成为解决土壤和水污染等环境问题的一项绿色处理技术。
关键词:生物降解;合成染料;微生物;脱色
doi:10.39695issn.108-553X.2011.03.005
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1008-553X(2011)03-0015-04
1引言
染料脱色和降解的微生物包括真菌、细菌、酵母和藻类
合成染料广泛应用于造纸∵纺织、摄影、医药、食品、但各种微生物的降解能力不同,这取决于所选择微生物
化妆品和制革行业。传统的纺织行业每生产1kg原料即的适应性和活性。目前的研究重点集中于优良菌株的选
产生100L.废水四。据统计,全球每年排放的印染废水为育和培养条件的优化。
28万吨。由于染料废水成分复杂,往往含有多种有机2.1真菌在染料生物降解中的应用
染料及其中间体,色度深,毒性强,难降解,pH波动大
近几年来,真菌在染料脱色中的应用引起了广泛关
组分变化大,且浓度高,水量大,直是T业废水处理的注,目前已报道的脱色真菌多达几十种。其中研究最多
难点。
且最有效的一类是白腐真菌( Phanerochaete chrysospori
印染废水的处理方法主要有物理化学法(包括吸附、um)。利用真菌进行染料生物脱色的研究始于1980年,
混凝、氧化还原、过滤、电解、光降解等)和生物法。活性炭 Eaton等报道白腐真菌对造纸废水和含木质素的纸浆具
吸附对去除水中溶解性有机物非常有效,但它再生困难,有脱色能力。多种白腐真菌如特罗格粗毛盖菌、黄孢原
处理成本较高,因此应用面窄,一般只用于浓度较低的染毛平革菌、采绒革盖菌、烟管菌、朱红密孔菌等均已被证
料废水叫。传统物理化学法的主要缺陷在于成本高、效率明有脱色效果。白腐真菌的高效染料脱色特性使其成
低且容易产生二次污染。而生物法具有费用低、安全、无为当前研究的热点。
污染、对环境友好等优点,是目前应用最广泛的废水处理
白腐菌是一类丝状真菌,近年来,许多研究表明它
技术。迄今为止已发现多种可脱色染料的微生物,主要包降解染料主要是依靠其在次生代谢阶段产生的具有非
括真菌、细菌、酵母和藻类。由于微生物具有来源广、易培选择性和非特异性的胞外酶。白腐真菌依靠其产生的木
养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性,加之微生物质素降解酶系(主要由漆酶、锰过氧化物酶、木素过氧化
的生存条件温和,转化过程简单,处理费用低廉,运行管物酶组成)氧化降解各种有机物和染料,该作用具有广
理方便,所以生化处理已成为染料废水处理重要的方法谱性,尤其是对多环芳烃类和毒性较大的有机污染物降
之
解作用更强。
2染料的生物降解
黎小军等筛选出一株白腐真菌J-6,研究其对4
生物降解是指有机污染物在生物或其酶的作用下种难降解染料的脱色效果。结果表明,J-6对甲基橙的
被分解为小分子物质的过程。合成染料的生物降解不仅脱色效率超过90%,对刚果红和次甲基蓝脱色效率达
包括染料的脱色,而且包括染料分子的破坏和矿化。脱85%左右,对结晶紫的脱色效率达70%左右。白腐真菌
色作用发生在染料发色基团的断裂过程中。日前,用于对染料进行脱色的同时,自身能够繁殖生长。王太宇
收稿日期:2011-03-14
作者简介:孙凌莉(1978-),女,毕业于武汉工业大学工业分析专业,工程师,现从事化工产品的国际贸易销售与国外登记工作,13958119917,
sunlingli@sinochem como
总第171期201年第3期(第37卷
安徽化工
等分离到一株木腐菌A3( Flammula sp),该菌可以使色率一致,都达到90%以上,对酸性媒介漂蓝B(三苯
三种合成染料快速脱色:20h内使15mgL结晶紫和灿甲烷染料)的脱色率达到93%。表明该酵母菌株在染料
烂绿脱色,4h左右使相同浓度的橙黄Ⅱ脱色,脱色率均废水的处理中可能具有较好的应用潜力。
达99%以上。近年来,随着分子生物学和基因工程技术2.4藻类在染料生物降解中的应用
的发展,科学家已经克隆出一些真菌编码降解酶系的基
陈勇生等在1998年发表的文章中对藻类可能用
因并进行了性质分析,这对于研究真菌生物降解染料的于染料废水脱色作了研究:分离出一种盐泽螺旋藻,经
机制进而发掘其潜在的应用价值有重要意义。但是,在灭活处理后,研究了其对七种染料的吸附特性。结果表
环境治理方面应用白腐真菌还有许多问题亟待解决。
明,失活盐泽螺旋藻对七种染料的吸附行为均能较好地
2.2细菌在染料生物降解中的应用
符合 Freundlich和 Langmuir吸附等温方程。对七种染料
与真菌相比,细菌的脱色作用更快。偶氮类染料的的吸附能力由强到弱依次为碱性艳蓝BO、活性艳蓝
致癌性主要是由染料分子本身和降解过程中产生的芳KN-R、酸性大红4BS、深棕MM、黑G、湖蓝5B、黑ATT
香胺类衍生物引起的。细菌能够在缺氧条件下使倜氮化3染料生物降解的机制与影响因素
合物的分子发生断裂,产生芳香胺化合物,进一步生成
将生物降解不同阶段的产物进行分离鉴定对于确
脂肪烃和脂肪酸类化合物,最后被氧化分解为二氧化碳立微生物降解染料的机制与途径非常重要。不同的微生
和水,从而去除其毒性和诱变致癌性。
物降解染料的机制各不相同,这取决于微生物自身系
张波等在1998年时就从太原市纺织绒染厂废水统、染料结构和其他因素,而微小的结构差异也会影响
处理站曝气池分离筛选到一株假单胞菌和一株黄单胞降解过程。大多数徴生物降解染料的机制与其所分泌的
菌,两种细菌在兼性厌氧条件下对活性艳红X-3B的脱酶有关。目前普遍认为细菌降解染料主要依靠偶氮还原
色效果都较好,脱色率在80%以土。Kull等分离到一酶。偶氮类染料是当前用量最大、应用最广泛的一关染
株假单孢菌,该菌株以偶氮染料为唯一碳源,可在有氧料。其生物降解机制:在无氧条件下,偶氮还原酶将偶氮
条件下将偶氮染料完全降解。黄晓维等の采用富集法从键(-N=N-)还原裂解生成无色芳香胺。现在关于染料脱
印染厂的污泥中分离到一株假单胞菌CM-1G菌株,利色的分子特征研究尚不足,也还不清楚白腐真菌的降解
用该菌株对74种分属于活性、酸性、直接和分散类别的机制。随着仪器分析技术的发展,详细研究合成染料生
染料进行了脱色试验,发现GM-1C菌株对不同类型、不物降解的各种中间产物和最终产物成为可能,将进一步
同颜色及不同发色基团的染料均具有明显的脱色作用。促进降解机制的研究发展。 Bafana等在2009年利用
一般来说,混合菌株比单菌株对染料的降解效果要 Enterococcus gallinarum来处理联苯胺偶氮染料Diet
好,目前国内外对混合菌株的研究相对较多。染料废水Back38,经HPLC-MS鉴定产物为联苯胺和4-苯基苯
成分极其复杂,用普通菌株处理往往难以彻底清除。如胺。 Sh