光合细菌处理苝系染料废水制备絮凝性菌体蛋白的研究

2024-03-05韩惠颖翟宇晴

安徽化工 2024年1期

韩惠颖，李良，翟宇晴

（沈阳工业大学石油化工学院，辽宁辽阳 111003）

随着染料行业规模逐渐扩大，产生了大量的染料废水[1]，染料废水已成为我国工业中重点污染源之一。在生产和使用过程中大约有10%～20%的染料会直接随废水进入环境中[2]。染料废水成分复杂，含有染料、染料中间体、酸、碱、副产品、有机物等，色度大，浓度高，COD高[3]。

染料废水的处理过程较为复杂，通常采用物理化学法和生物法。可以通过吸收剂吸附、絮凝法沉淀过滤和膜分离技术对水中污染物进行分离去除，也可以采用光催化氧化法、臭氧氧化法、超临界水氧化法氧化降解无法自然分解的有机物[4]，进而完成废水的处理。对于苝系染料废水，可选用微波强化膨润土进行处理[5]。

本文选用光合细菌对苝系染料废水进行处理，是一种新型的高效处理染料废水的方法。光合细菌在很久前就已经在地球上存在了，是一类具有原始光能合成体系的原核生物[6-8]，菌体自身没有毒，且含有多种营养物质和生理活性物质，能够在高浓度有机物的环境和较恶劣的环境下有效地处理有机废水[9]。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

氯化铵、硫酸镁、磷酸二氢钾、氯化钙、氯化钠、醋酸钠、碳酸钠、硫酸、茚三酮、α萘酚、苯酚、碳酸钙、硫酸铜、硫酸钾、氢氧化钠、硼酸、乙醇、酚酞、甲基橙、甲基红、次甲基蓝等均为分析纯试剂；微量元素为天然土壤浸出液；红糖。

生化培养箱、高压灭菌釜、电热恒温干燥箱、凯式定氮仪、VIS-7220G 可见分光光度计（配1 cm 玻璃比色皿）、红外光谱仪。

1.2 废水和菌种来源

废水来源：辽阳市某染料厂；菌种来源：自购沼泽红假单胞菌（液态）。

1.3 实验方法

1.3.1 预处理方法

用碳酸盐（碳酸钠、碳酸钙等）对苝系染料废水进行pH调节，pH为7.5～8.0。

1.3.2 菌种的驯化及生长曲线的绘制

（1）基础液体培养基

NH4Cl 1.0 g/L，MgSO41.0 g/L，K2HPO40.5 g/L，CaCl21.0 g/L，NaCl 1.0 g/L，红糖1.0 g/L，土壤浸出液6.0 mL。

（2）驯化

取废水和自来水按一定比例进行混合，总体积为1 L，用碳酸盐控制pH为7.0～8.5，投加适量的基础液体培养基，混合均匀。接种菌液20 mL，在室温和一定的光照条件下，定期取样测量光密度OD600。以时间为横坐标，光密度为纵坐标，绘制光合细菌生长曲线，从而确定絮凝性菌体蛋白收获时间。

1.3.3 条件实验

取废水1 L，用碳酸盐控制pH 在7.0～8.5，投加适量的基础液体培养基，混合均匀。接种菌液，在室温和一定的光照条件下，培养时间定为1.3.2 确定的时间。通过离心方法分离菌体，干燥后，称重，确定絮凝性菌体蛋白产率。然后分析蛋白含量并进行红外光谱表征。

1.3.4 平行实验

根据1.3.3条件实验结果进行5组实验，考查条件实验结果的重现性。

1.3.5 喂养试验

将得到的絮凝性菌体蛋白用于热带鱼的喂养，分为两组进行实验，分别为对照组和实验组。每组热带鱼各20条，对照组投加鱼饵料进行喂养，实验组投加菌体蛋白进行喂养，每两天投加一次，观察其生长情况及死亡率。

1.4 分析方法

在分光光度计上于600 nm 处测量光密度OD600；产物采用红外光谱表征。产物中，蛋白质分析方法：茚三酮反应[10]、双缩脲试验、凯氏定氮法[11-12]；糖类分析方法：莫氏试验[13-14]、斐林试验[15]、苯酚-硫酸试验[16]。

2 结果与讨论

2.1 絮凝剂表征

2.1.1 产物的红外光谱

产物用去离子水漂洗，离心分离，于105℃干燥3 h，进行红外光谱分析，结果见图1。

图1 产物红外光谱

根据图1所示，3 340 cm-1处为羟基吸收峰；2 840～2 955 cm-1范围内的3个峰为饱和碳氢结构，1 640 cm-1、1 545 cm-1处为酰胺结构，1 460 cm-1处为饱和碳氢弯曲振动，1 020 cm-1处为碳氧键伸缩振动，869 cm-1处的吸收峰说明具有β-糖苷键；920 cm-1处为吡喃环末端次甲基的横摇振动。综上所述，该物质可能为糖蛋白。

2.1.2 定性定量分析

产物用去离子水漂洗，离心分离，于105℃干燥3 h，然后进行蛋白质和糖类的定性定量分析，结果见表1。