克雷伯氏菌脫色偶氮染料廢水的生化機理研究.pdf

1、偶氮染料廣泛的應用于紡織、印染行業(yè)，其是一類含有偶氮鍵（—N=N—）和芳香基等有機化合物的典型染料;其中作為發(fā)色基團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生的染料廢水對動植物和人類均存在極大的危害;目前，吸附法、生物法和高級氧化法是偶氮染料廢水應用較多的處理方法。高級氧化法多集中于·OH、·SO42-催化劑的研究，生物法多集中于污泥法、新型細菌發(fā)酵研究等，吸附法對于新型碳質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材料以促進偶氮染料廢水的脫色。相較于吸附法和高級氧化法的處理能力有限、耗能高，生物法脫色徹底、耗能低、產生的污染少，正逐漸成為近年來偶氮染料廢水研究的熱點。其中，微生物處理法因為胞外電子穿梭體的添加可以帶來經濟、高效的處理效果而備受人們的關注。
　　其中，蒽氫醌-2，6-二磺酸鈉(AHQDS)、蒽醌-2-磺酸鈉(AQS)、腐殖酸(HA)作為醌類物質可以在細菌厭氧發(fā)酵脫色偶氮染料的過程中起到促進作用，這類

3、物質可作為細菌厭氧發(fā)酵過程中的電子穿梭體，加快細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，考察了單獨的活性炭活性炭與克雷伯氏菌復合，腐殖酸負載鐵與細菌復合，以及AQS對偶氮染料的去除效果;也通過考察細菌對于AQS、GAC、Fe-HA的耐受性，選擇AQS作為最佳電子穿梭體，考察其對于Klebsiellaoxytoc

4、a GS-4-08厭氧發(fā)酵過程的影響。主要研究內容和結論如下:
　　(1)在實驗室的條件中，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，調節(jié)Ph=7，將懸浮液靜置一周，再重復上述離心過程，收集沉淀物進行冷凍干燥，獲得Fe-HA沉淀物，對Fe-HA與Klebsiella oxytocaGS-4-08復合降解偶氮染料甲基橙進行考察分析，發(fā)現(xiàn)在30h時，細菌

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

6、，5g·L-1GAC可以在5h內脫色99％的甲基橙，2g·L-1GAC可以在10.5h內脫色97％的甲基橙;2g·L-1GAC與細菌復合前后脫色甲基橙的降解情況均符合二級降解動力學方程，而其脫色速率分別為0.175、0.17，兩者差別不大，而在實驗反應10h后，GAC與菌株復合反應的實驗中出現(xiàn)菌株死亡現(xiàn)象，這說明GAC會影響菌株脫色甲基橙的耐受性。
　　(3)通過投加AQS進入細菌厭氧發(fā)酵過程中，發(fā)現(xiàn)在未加AQS的情況下，25h細

7、菌脫色MO只能達到60％，而0.08mmol·L-1的AQS可以在10h內脫色MO達100％，且在AQS參與的細菌厭氧發(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)產氫情況，所以論文后期將重點放在AQS促進Klebsiella oxytoca GS-4-08厭氧發(fā)酵產氫上。
　　(4)考察不同AQS濃度下，Klebsiella oxytoca GS-4-08利用蔗糖厭氧發(fā)酵產氫脫色甲基橙過程中，分析了甲基橙的脫色動力學、產氫動

8、力學、蔗糖降解動力學、以及細菌生長情況，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，對電子平衡和能源轉換的影響。結果發(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內完全脫色MO，25h內降解蔗糖達到92％，同時產生23.3 mmol·L-1乙醇和23.5mmol·L-1乙酸