蒽醌介體強(qiáng)化偶氮染料的脫色特性及機(jī)理研究.pdf

1、偶氮染料廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)、造紙業(yè)和印刷業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中，每年約有10％的偶氮染料未經(jīng)處理即排放到環(huán)境中。由于偶氮染料具有較高的致毒性、致突變性和致癌性，嚴(yán)重威脅著人類的健康。因此，偶氮染料廢水的無(wú)害化處理迫在眉睫。目前，生物降解偶氮染料法被認(rèn)為是最有效、最安全的方法。
　　本研究旨在利用蒽醌介體加速厭氧污泥對(duì)偶氮染料的脫色效率?？疾炝溯啧轶w強(qiáng)化偶氮染料的脫色特性及理化因素對(duì)其影響;分析了在厭氧脫色體系中加入不同

2、電子供體時(shí)，厭氧污泥菌群結(jié)構(gòu)的變化;研究了在有蒽醌介體存在時(shí)，厭氧污泥對(duì)偶氮染料的降解機(jī)理;探究了將葸醌介體固定化后對(duì)染料廢水的連續(xù)處理能力。本研究所得到的主要結(jié)果概括如下:
　　(1)本研究擬用甲基橙為待降解化合物，采用定向馴化的方法培育出可穩(wěn)定降解染料且菌群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的厭氧污泥。本研究探究了在有葸醌介體存在條件下厭氧污泥對(duì)甲基橙脫色的促進(jìn)作用。結(jié)果表明，葸醌介體甲萘醌、2-羥基-1，4-萘醌、葸醌-2-磺酸鹽和溴氨酸均能強(qiáng)化甲基

3、橙的脫色反應(yīng)。經(jīng)優(yōu)化，本研究最終確定所用的蒽醌介體為甲萘醌，降解體系中添加濃度為0.1 mmol/L。
　　(2)本研究采用在厭氧脫色體系中加入不同電子供體的方法，探究了電子供體對(duì)甲萘醌強(qiáng)化甲基橙脫色速率的影響。結(jié)果表明，當(dāng)甲酸鈉作為電子供體時(shí)，甲萘醌對(duì)甲基橙脫色的強(qiáng)化效果最為顯著。此外，本研究還采用PCR-DGGE技術(shù)，分析了在蒽醌介體催化作用下，不同碳源分別作為電子供體時(shí)，厭氧污泥菌群結(jié)構(gòu)的變化。測(cè)序分析結(jié)果表明，厭氧污泥中脫

4、色甲基橙的14個(gè)條帶被區(qū)分為9種類群，包括氫噬胞菌屬(Hydrogenophaga)，Dechloromonas，玫瑰色庫(kù)克菌(Kocuria rosea)，F(xiàn)usibacter，節(jié)細(xì)菌屬(Arthrobacter)，類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)，梭菌屬(Clostridium)，腸桿菌屬(Enterobacter)和檸檬酸桿菌屬(Citrobacter)。
　　(3)本研究利用厭氧污泥探究了甲萘醌強(qiáng)化甲基橙脫色的理

5、化因素及脫色特性。結(jié)果表明，厭氧污泥在30℃、pH在7-9及鹽濃度范圍在0％-1％的條件下能夠有效地使甲基橙脫色。在模擬甲基橙廢水的連續(xù)脫色反應(yīng)中，COD的去除率達(dá)到48.9％;連續(xù)7次投加甲基橙，脫色率仍高達(dá)95.46％。此外，在甲基橙上限濃度的探究中，厭氧污泥可以脫色4.8 mmol/L的甲基橙。本研究利用不同結(jié)構(gòu)的偶氮染料研究了在厭氧脫色體系中，甲萘醌對(duì)甲基橙脫色的促進(jìn)作用。結(jié)果表明，甲萘醌可以強(qiáng)化甲基紅、立春紅S、酸性媒介紅B和

6、剛果紅的脫色速率，脫色率分別是對(duì)照組的1.5-21.8倍，表明甲萘醌能夠非特異性地強(qiáng)化偶氮染料的脫色反應(yīng)。
　　(4)本研究采用不同電子傳遞抑制劑分別作用于甲基橙脫色途徑，從而探究甲萘醌催化甲基橙脫色反應(yīng)的機(jī)理。研究顯示，作為抑制偶氮還原酶活性作用的魚藤酮并未對(duì)甲基橙的脫色起到抑制作用，表明甲萘醌強(qiáng)化厭氧污泥脫色甲基橙的過(guò)程是一種不依賴于偶氮還原酶的反應(yīng)。當(dāng)NaN3, CuCl2,雙香豆素分別作為電子抑制劑時(shí)，抑制率分別為92.7

7、％、96.3％和67.64％，均對(duì)甲基橙的脫色具有顯著的抑制作用。這三種抑制劑均抑制呼吸鏈的電子傳遞，推測(cè)該脫色反應(yīng)是依賴于細(xì)胞膜上的呼吸鏈電子傳遞的非特異性的脫色反應(yīng)。此外，本研究還探究了甲基橙脫色的限速步驟，結(jié)果顯示，葸醌接受電子形成氫醌是該脫色反應(yīng)的限速步驟。
　　(5)本研究采用以PVA和海藻酸鈉為材料包埋甲萘醌的固定化技術(shù)，將甲萘醌制成非水溶性介體，探究非水溶性醌介體對(duì)甲基橙脫色反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，海藻酸鈉包埋制成的非