专利名称：一种对偶氮染料生物脱色的方法
技术领域：
本发明是关于一种对偶氮染料生物脱色的方法。
处理印染废水常用的方法有物化方法和生物法。目前常用的物化技术有吸附脱色技术、混凝沉淀技术、化学氧化技术、离子交换技术、超滤膜脱色技术等。生化法主要有好氧处理，厌氧处理和好氧厌氧法等。研究者一般从染料工业废水处理构筑物中分离出能降解染料的菌株，经扩大培养后加入活性污泥或采用固定化细胞法将菌株固定在载体上以提高处理效果。(微生物在含染料废水处理中的应用--徐文东等，环境污染治理技术与设备，2000，Vol.1，No.2)1988年，韩树琴，杨惠芳在《环境科学学报》Vol.8，No.1发表蜡状芽孢杆菌45号固定化细胞脱除酸性红B的研究一文。报道了高效脱色菌株蜡状芽孢杆菌以及制备的固定化细胞对偶氮染料酸性红B的脱色研究。应用固定化细胞处理酸性红B溶液，当进水浓度为42.1ppm时，出水平均脱色率可达87％。1996年，P.K.wong和P.Y.Yuen在《WaterResearch》Vol.30，No.7发表题为Klebsiella Pneumoniae RS-13对甲基红的降解与脱色。报道了从含染料污泥中分离出的Klebsiella Pneumoniae RS-13菌株，在好氧条件下可以对100ppm酸性红产生完全降解脱色.PoonamNigam等人的研究结果(微生物对印染工业废水的脱色研究一Biotechnology Letters，Vol.18，No1，1996)表明，菌株PDW在外加营养物(乳糖，淀粉)的条件下，在3天内可使印染厂出水色度去除达到76％。Niamh Kirby等人在Biotechnology Letters，Vol.17，No7,1995发表题为Phanerochaete Chrysosporium对模拟染料的脱色研究，结果表明，该菌种在7天内可使染料完全脱色。
以上的研究的共同点在于，研究者从含染料的废水、污泥中分离菌种，采用目标染料为唯一碳源进行定向筛选和驯化，得到高效脱色的单一菌株，经富集培养后加入活性污泥或采用固定化细胞法将菌株固定在载体上用于染料的脱色。这一过程需要较长的培养、驯化时间。
本发明的目的是克服已有技术的缺点，提供一种简单有效、费用低廉的生物脱色方法。
本发明因而提供了一种对偶氮染料生物脱色的方法，包括将蛋白胨和/或葡萄糖加入未灭菌水中，使其浓度达到200ppm以上，优选400-600ppm。将pH调至中性，可以是pH6-8，静置48小时以上，制得生物培养液。静置2天即可达到生物量最大值，延长静置时间至7天生物量无明显变化。将得到的生物培养液与待脱色的偶氮染料溶液混合，使蛋白胨和/或葡萄糖的浓度与偶氮染料的比例为4∶1至60∶1，优选6∶1至60∶1。将该混合物静置2天以上，最好为3至5天。
在本发明的方法中，所说的未经灭菌的水是指含有一定量的天然状态下含有的微生物的水，例如天然水，包括井水，河水，湖水等，也可以是自来水，工业废水。
在本发明的方法中，随添加营养物在未灭菌的水中的浓度的提高，脱色处理效果提高。考虑到提高营养物浓度会提高成本，因此根据脱色处理的要求可使添加营养物的浓度在200mg/L至600mg/L之间。
本发明所说的生物培养液在本发明所说的反应条件下具有较好的生物脱色性能。它可适用于多种染料的生物脱色，特别是针对偶氮染料的生物脱色。这些偶氮染料包括例如酸性红B，酸性媒介深黄2G等。特别适用于含染料50ppm以下的含染料废水脱色处理。
附图简要说明
图1.不同浓度蛋白胨培养液中酸性红B(10ppm)脱色曲线；图2.不同浓度蛋白胨培养液中活性艳红K-2BP(10ppm)脱色曲线；图3.不同浓度蛋白胨培养液中活性艳红K-2G(10ppm)脱色曲线；图4.不同浓度蛋白胨培养液中直接耐晒红F-3B(10ppm)脱色曲线；图5.不同浓度蛋白胨培养液中酸性媒介深黄2G(10ppm)脱色曲线；图6. 600ppm蛋白胨培养液中不同浓度的酸性红B的脱色曲线；图7. 600ppm蛋白胨培养液中不同浓度的酸性媒介深黄2G脱色曲线；
图8. 600ppm蛋白胨培养液中不同浓度的活性艳红K-2G的脱色曲线；图9.蛋白胨培养液与葡萄糖培养液的生物脱色率；图10.蛋白胨培养液与葡萄糖培养液的生物脱色率；图11.蛋白胨培养液与葡萄糖培养液的生物脱色率。
将0，10，20，40，80，120mg的蛋白胨分别加入200ml的自来水中，调节将pH调至中性，室温静置48h制得生物培养液。在每个生物培养液中分别加入2mg单一偶氮染料(酸生媒介深黄2G，酸性红B，活性艳红K-2BP，活性艳红K-2G，直接耐晒红F-3B)，25℃或35℃脱色72h后的脱色率如图1所示。脱色后水的色度采用分光光度计(722S分光光度计，上海精密科学仪器有限公司光学仪器厂)在个最大吸收波长下(酸性媒介深黄2G最大波长为358nm，酸性红B为530nm，活性艳红K-2BP为530nm，活性艳红K-2G为490nm，直接耐晒红F-3B为530nm)测定。图中各染料的脱色拐点在外加蛋白胨为200ppm处。
将120mg的蛋白胨加入200ml的自来水中，调节将pH调至中性，室温静置48h制得生物培养液。在蛋白胨培养液中，分别加入2mg，4mg，10mg和20mg实施例1中的五种偶氮染料，得到图2降解脱色曲线。从图中可以看出，染料分子结构不同，造成染料脱色的难易程度不同。除酸性媒介深黄2G，酸性红B外，其余染料的最高可降解浓度为50ppm，酸性媒介深黄2G，酸性红B100ppm溶液也可以脱色。
将120mg的蛋白胨加入200ml的自来水中，调节将pH调至中性，室温静置48h制得生物培养液1。将120mg的葡萄糖加入200ml的自来水中，调节将pH调至中性，室温静置48h制得生物培养液2。分别加入2mg酸性红B，进行脱色反应，外加蛋白胨和葡萄糖制得的生物培养液的生物脱色曲线如图3所示。蛋白胨培养液的生物脱色速率明显优于葡萄糖培养液，100h后，两种生物培养液可以达到相似的脱色率。
按表1浓度将蛋白胨加入含10ppm酸性红的毛纺废水中，在200ml上述配水中加入活性污泥后，25℃进行活性污泥法生物脱色。污泥浓度约为2g/L。脱色试验进行7轮。每轮试验结束后，3000rpm离心分离污泥和上清液。污泥与新一轮配水混合进入新一轮脱色试验。加入蛋白胨提高了传统活性污泥法在印染废水处理中的色度去除率。
表1.蛋白胨的添加量Component(mg/L)B0B1 B2B3蛋白胨 0 100250 500表2表示了不同蛋白胨浓度对毛纺废水中10ppm酸性红B的去除影响。7轮试验中，第一轮实验达到稳定脱色需要21h，从第二轮以后达到相似的脱色率只需要4h。不添加营养物的B0组，第一轮染料脱色率为16.1％(100h)，从第二轮起就不再表现出对染料的脱色作用，这一脱色率是污泥对染料的吸附脱色率。当营养物添加浓度为100ppm时(B1)，第一轮染料脱色率为21.9％，第二轮下降为11.4％，由于外加营养物浓度不足以使污泥中的微生物产生足够的脱色酶系，因而营养物增加仅仅提高了污泥的活性，使污泥吸附性能提高。但没有产生生物降解染料的作用，使得吸附饱和后第三轮后没有脱色效果。B1*表示将B1培养7轮后的污泥与营养物浓度提高到500ppm的配水混合的实验结果，表明，虽然在贫营养条件下培养后污泥没有明显的脱色行为，但营养条件恢复后，污泥脱色活性恢复很快，脱色与直接富营养条件培养没有差异。表2.10ppm酸性红B在不同蛋白胨浓度下的脱色情况(4h内)单位％试验轮数B0B1 B2 B3 B1*1 16.1# 21.9# 88.7*94.5*94.7*2 / 11.4# 85.793.3 91.83 / / 86.193.1 92.14 / / 89.692.8 93.45 / / 88.591.2 94.56 / / 86.793.6 92.17 / / 87.592.1 91.9平均值 16.1 16.65 87.592.9 92.9#100h以上，*21h
权利要求
1.一种偶氮染料生物脱色的方法，依次包括以下步骤，(1)将蛋白胨和/或葡萄糖加入未灭菌水中，使其浓度达到200ppm以上；(2)将pH调至中性，静置48小时以上，制得生物培养液；(3)将得到的生物培养液与待脱色的偶氮染料溶液混合，使蛋白胨和/或葡萄糖的浓度与偶氮染料的比例为4∶1至60∶1；(4)将该混合物静置2天以上。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，步骤(4)中混合物的静置时间为3至5天。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中蛋白胨和/或葡萄糖在未灭菌水中的浓度为400-600ppm。
4.按照权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中蛋白胨和/或葡萄糖的浓度与偶氮染料的比例为6∶1至60∶1。
全文摘要
本发明提供了一种偶氮染料生物脱色的方法,包括(1)将蛋白胨和/或葡萄糖加入未灭菌水中,使其浓度达到200ppm以上;(2)将pH调至中性,静置48小时以上,制得生物培养液;(3)将得到的生物培养液与待脱色的偶氮染料溶液混合,使蛋白胨和/或葡萄糖的浓度与偶氮染料的比例为4∶1至60∶1;(4)将该混合物静置2天以上。本发明的方法简单可靠,具有良好的脱色效果。
文档编号C02F11/02GK1354149SQ00132780
公开日2002年6月19日 申请日期2000年11月17日 优先权日2000年11月17日
发明者陈梅雪, 刘会娟, 王怡中, 刘俊新, 王菊思 申请人:中国科学院生态环境研究中心