蒽醌介體強化偶氮染料的脫色特性及機理研究.pdf

1、偶氮染料廣泛應用于紡織業(yè)、造紙業(yè)和印刷業(yè)等多個領域。在生產和使用的過程中，每年約有10％的偶氮染料未經處理即排放到環(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，嚴重威脅著人類的健康。因此，偶氮染料廢水的無害化處理迫在眉睫。目前，生物降解偶氮染料法被認為是最有效、最安全的方法。
　　本研究旨在利用蒽醌介體加速厭氧污泥對偶氮染料的脫色效率?？疾炝溯啧轶w強化偶氮染料的脫色特性及理化因素對其影響;分析了在厭氧脫色體系中加入不同

2、電子供體時，厭氧污泥菌群結構的變化;研究了在有蒽醌介體存在時，厭氧污泥對偶氮染料的降解機理;探究了將葸醌介體固定化后對染料廢水的連續(xù)處理能力。本研究所得到的主要結果概括如下:
　　(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構穩(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甲基橙脫色的促進作用。結果表明，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化甲基

3、橙的脫色反應。經優(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，探究了電子供體對甲萘醌強化甲基橙脫色速率的影響。結果表明，當甲酸鈉作為電子供體時，甲萘醌對甲基橙脫色的強化效果最為顯著。此外，本研究還采用PCR-DGGE技術，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，厭氧污泥菌群結構的變化。測序分析結果表明，厭氧污泥中脫

4、色甲基橙的14個條帶被區(qū)分為9種類群，包括氫噬胞菌屬(Hydrogenophaga)，Dechloromonas，玫瑰色庫克菌(Kocuria rosea)，F(xiàn)usibacter，節(jié)細菌屬(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化甲基橙脫色的理

5、化因素及脫色特性。結果表明，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)脫色反應中，COD的去除率達到48.9％;連續(xù)7次投加甲基橙，脫色率仍高達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。本研究利用不同結構的偶氮染料研究了在厭氧脫色體系中，甲萘醌對甲基橙脫色的促進作用。結果表明，甲萘醌可以強化甲基紅、立春紅S、酸性媒介紅B和

6、剛果紅的脫色速率，脫色率分別是對照組的1.5-21.8倍，表明甲萘醌能夠非特異性地強化偶氮染料的脫色反應。
　　(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的機理。研究顯示，作為抑制偶氮還原酶活性作用的魚藤酮并未對甲基橙的脫色起到抑制作用，表明甲萘醌強化厭氧污泥脫色甲基橙的過程是一種不依賴于偶氮還原酶的反應。當NaN3, CuCl2,雙香豆素分別作為電子抑制劑時，抑制率分別為92.7

7、％、96.3％和67.64％，均對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，推測該脫色反應是依賴于細胞膜上的呼吸鏈電子傳遞的非特異性的脫色反應。此外，本研究還探究了甲基橙脫色的限速步驟，結果顯示，葸醌接受電子形成氫醌是該脫色反應的限速步驟。
　　(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，將甲萘醌制成非水溶性介體，探究非水溶性醌介體對甲基橙脫色反應的影響。結果表明，海藻酸鈉包埋制成的非