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微生物絮凝剂对染料废水的脱色试验


□ 刘亚秋;张慧;彭其安;向艳丽

武汉纺织大学环境工程学院

摘 要:

通过单因素和正交试验确定了一种含少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)的微生物絮凝剂对酸性媒介黑T染料的最佳脱色条件。结果表明该絮凝剂对酸性媒介黑T染料具有较好的絮凝脱色效果。添加高岭土模拟工业酸性媒介黑T(1 000 mg/L)的废水中,调整pH为4.0,絮凝液添加量为2%,CaCl2添加量为0.16%,酸性媒介黑T染料废水的絮凝脱色率可达到95%。

分类号:

  • [S]
  • > 农业科学

  • 刘亚秋,张 慧,彭其安,向艳丽

    (武汉纺织大学环境工程学院,武汉 430073)

    摘要:通过单因素和正交试验确定了一种含少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)的微生物絮凝剂对酸性媒介黑T染料的最佳脱色条件。结果表明该絮凝剂对酸性媒介黑T染料具有较好的絮凝脱色效果。添加高岭土模拟工业酸性媒介黑T(1 000 mg/L)的废水中,调整pH为4.0,絮凝液添加量为2%,CaCl2添加量为0.16%,酸性媒介黑T染料废水的絮凝脱色率可达到95%。

    关键词:微生物絮凝剂;染料废水;脱色

    中图分类号:X703.1    文献标识码:A    文章编号:0439-8114(2013)05-1036-03

    纺织印染企业在生产过程中排放了大量的废水,约占整个工业废水排放量的35%,而废水回用率却小于10%[1]。在纺织印染行业生产过程中,约有10%~15%的残留染料随废水排放[2]。染料废水含有各种有机物,具有可生化性差、难降解、致癌、致畸以及对生态环境危害严重等特点[3,4],对染料废水的有效处理引起了社会的广泛关注。微生物絮凝剂具有絮凝活性高、无二次污染等特点,广泛应用于食品加工、发酵后处理、橡胶产业、矿物工程以及污水处理等领域。国外微生物絮凝剂的生产已经形成了一定的规模,早在1997年生物凝聚剂在北美的年销售额已达5亿美元,而国内絮凝剂还未产业化,大多处在实验室研究阶段。本团队从武汉市某印染企业排污废水中筛选出一株絮凝剂产生菌(Sphingomonas paucimobilis),前期研究表明该菌对高岭土的絮凝率达到93.6%[5]。前期试验结果发现该絮凝液对酸性媒介黑T具有较好的脱色效果,脱色率达88%;而对染料直接大红4BS的脱色率为73%,士林黄G的脱色率为22%,还原橄榄绿T的脱色率为75%。故选取酸性媒介黑T为本次的试验材料,并通过单因素试验和正交试验优化微生物絮凝剂脱色条件。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 菌种来源 少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)由本实验室保藏。菌株的筛选及生化鉴定结果见文献[5]。

    1.1.2 主要试剂及仪器 主要试剂:高岭土、CaCl2、酸性媒介黑T染料。主要仪器:电子分析天平, 全自动灭菌器(HVE-50),洁净工作台(SW-CJ-2FD),全自动新型生化培养箱 (2SP-A0270),紫外可见分光光度计(UV-1201),高速冷冻离心机(5804R)。

    1.1.3 培养基及絮凝液的制备 固体培养基和液体发酵培基养配方见文献[5]。菌种活化后接入发酵培养基,37 ℃培养12 h后8 000 r/min离心10 min,取上清液作为试验絮凝液。以下试验均按此方法操作。

    1.1.4 常用试剂配制 1 000 mg/L酸性媒介黑T染料配制:称取0.1 g染料,定容于100 mL去离子水中,充分搅拌溶解;1.0% CaCl2溶液配制:称取1.0 g CaCl2定容于100 mL去离子水中;高岭土-染料混合液配制:称取0.1 g酸性媒介黑T染料与0.2 g高岭土定容于100 mL的去离子水中,溶解后即为其混合液。

    1.2 方法

    1.2.1 酸性媒介黑T染液紫外-可见波段扫描 将1 000 mg/L酸性媒介黑T溶液适当稀释后用紫外-可见分光光度计在200~800 nm做波段扫描,确定其最大吸收峰。

    1.2.2 脱色率的计算 在试管中加入5 mL酸性媒介黑T染料、1 mL CaCl2溶液、0.5 mL絮凝液,上下翻转10次,静置3 min,在536 nm下测吸光度。每组3个平行,空白培养基作对照,计算脱色率。

    脱色率=(B-A)/B×100%[6]

    式中,A为发酵液处理后的上清液在536 nm下的吸光度;B为空白培养基处理后的上清液的吸光度。

    1.2.3 染料脱色的单因素试验 分别以絮凝液添加量、CaCl2、pH为变量进行单因子脱色试验,测定吸光度,根据公式计算其脱色率,确定较合适的絮凝液添加量、CaCl2和pH。絮凝液添加量单因素试验条件为:5.0 mL染料、0.8 mL 1.0%的CaCl2溶液、pH 6.0。CaCl2助凝剂单因素试验条件为:5.0 mL染料、0.2 mL絮凝液、pH 6.0。考察不同pH单因素试验条件为:染料、絮凝液和CaCl2添加量分别为5.0 mL、0.2 mL、0.6 mL。

    1.2.4 模拟印染废水的脱色试验[7] 印染废水具有色度高、成分复杂等特点。本试验配制高岭土-印染混合液模拟染料废水进行絮凝脱色试验。通过L9(34)正交试验确定适宜的絮凝脱色条件[8]。

    2 结果与分析

    2.1 酸性媒介黑T紫外-可见波段全扫描结果

    扫描结果见图1,酸性媒介黑T在紫外区域有两个最大吸收峰,出现在224 nm和324 nm。可见区域内有一个最大吸收峰,在536 nm。本试验确定酸性媒介黑T在可见光范围内最大吸收峰为536 nm。

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