克雷伯氏菌脫色偶氮染料廢水的生化機(jī)理研究.pdf

1、偶氮染料廣泛的應(yīng)用于紡織、印染行業(yè)，其是一類含有偶氮鍵（—N=N—）和芳香基等有機(jī)化合物的典型染料;其中作為發(fā)色基團(tuán)的偶氮鍵決定著廢水的顏色，在其印染過程由于著色不完全產(chǎn)生的染料廢水對(duì)動(dòng)植物和人類均存在極大的危害;目前，吸附法、生物法和高級(jí)氧化法是偶氮染料廢水應(yīng)用較多的處理方法。高級(jí)氧化法多集中于·OH、·SO42-催化劑的研究，生物法多集中于污泥法、新型細(xì)菌發(fā)酵研究等，吸附法對(duì)于新型碳質(zhì)材料和合適的催化劑的研究較多，研究者們希望通過發(fā)

2、現(xiàn)更多效果更好的催化劑和碳質(zhì)材料以促進(jìn)偶氮染料廢水的脫色。相較于吸附法和高級(jí)氧化法的處理能力有限、耗能高，生物法脫色徹底、耗能低、產(chǎn)生的污染少，正逐漸成為近年來偶氮染料廢水研究的熱點(diǎn)。其中，微生物處理法因?yàn)榘怆娮哟┧篌w的添加可以帶來經(jīng)濟(jì)、高效的處理效果而備受人們的關(guān)注。
　　其中，蒽氫醌-2，6-二磺酸鈉(AHQDS)、蒽醌-2-磺酸鈉(AQS)、腐殖酸(HA)作為醌類物質(zhì)可以在細(xì)菌厭氧發(fā)酵脫色偶氮染料的過程中起到促進(jìn)作用，這類

3、物質(zhì)可作為細(xì)菌厭氧發(fā)酵過程中的電子穿梭體，加快細(xì)菌代謝過程中的電子傳遞。除此之外，活性碳也可以作為催化劑促進(jìn)染料分子的去除，論文中選擇Klebsiella oxytoca GS-4-08作為脫色偶氮染料甲基橙的主體，考察了單獨(dú)的活性炭活性炭與克雷伯氏菌復(fù)合，腐殖酸負(fù)載鐵與細(xì)菌復(fù)合，以及AQS對(duì)偶氮染料的去除效果;也通過考察細(xì)菌對(duì)于AQS、GAC、Fe-HA的耐受性，選擇AQS作為最佳電子穿梭體，考察其對(duì)于Klebsiellaoxytoc

4、a GS-4-08厭氧發(fā)酵過程的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)在實(shí)驗(yàn)室的條件中，配置1.5g·L-1 HA，10000g離心20min去除不溶物，加入5 mmol·L-1 FeSO4·7H2O，快速攪拌，調(diào)節(jié)Ph=7，將懸浮液靜置一周，再重復(fù)上述離心過程，收集沉淀物進(jìn)行冷凍干燥，獲得Fe-HA沉淀物，對(duì)Fe-HA與Klebsiella oxytocaGS-4-08復(fù)合降解偶氮染料甲基橙進(jìn)行考察分析，發(fā)現(xiàn)在30h時(shí)，細(xì)菌

5、在空白、Fe、Fe-HA復(fù)合情況下脫色甲基橙分別可以達(dá)到62％、11％、52％，說明Fe-HA對(duì)細(xì)菌的耐受性有一定的影響。
　　(2)通過控制GAC的濃度，考察其對(duì)偶氮染料甲基橙的去除效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在2、5、8、10 g·L-1時(shí)，甲基橙的降解過程可以很好的與一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)方程擬合;甲基橙脫色效率隨著GAC濃度的增加而隨之增加，在2h內(nèi)10g·L-1GAC可脫色99％的甲基橙，8g·L-1GAC可以在2.75h內(nèi)脫色99％的甲基橙

6、，5g·L-1GAC可以在5h內(nèi)脫色99％的甲基橙，2g·L-1GAC可以在10.5h內(nèi)脫色97％的甲基橙;2g·L-1GAC與細(xì)菌復(fù)合前后脫色甲基橙的降解情況均符合二級(jí)降解動(dòng)力學(xué)方程，而其脫色速率分別為0.175、0.17，兩者差別不大，而在實(shí)驗(yàn)反應(yīng)10h后，GAC與菌株復(fù)合反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)菌株死亡現(xiàn)象，這說明GAC會(huì)影響菌株脫色甲基橙的耐受性。
　　(3)通過投加AQS進(jìn)入細(xì)菌厭氧發(fā)酵過程中，發(fā)現(xiàn)在未加AQS的情況下，25h細(xì)

7、菌脫色MO只能達(dá)到60％，而0.08mmol·L-1的AQS可以在10h內(nèi)脫色MO達(dá)100％，且在AQS參與的細(xì)菌厭氧發(fā)酵過程中，菌株生長狀況良好，且在厭氧發(fā)酵后期出現(xiàn)產(chǎn)氫情況，所以論文后期將重點(diǎn)放在AQS促進(jìn)Klebsiella oxytoca GS-4-08厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫上。
　　(4)考察不同AQS濃度下，Klebsiella oxytoca GS-4-08利用蔗糖厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫脫色甲基橙過程中，分析了甲基橙的脫色動(dòng)力學(xué)、產(chǎn)氫動(dòng)

8、力學(xué)、蔗糖降解動(dòng)力學(xué)、以及細(xì)菌生長情況，以及在厭氧發(fā)酵過程中，嗜溫菌Klebsiella oxytoca GS-4-08作為單一菌株厭氧發(fā)酵，AQS作為電子穿梭體改變電子傳遞速率，對(duì)電子平衡和能源轉(zhuǎn)換的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):最佳濃度為0.1 mmol·L-1。在該濃度下，Klebsiella oxytoca GS-4-08可在10h內(nèi)完全脫色MO，25h內(nèi)降解蔗糖達(dá)到92％，同時(shí)產(chǎn)生23.3 mmol·L-1乙醇和23.5mmol·L-1乙酸