摘 要

各种染料广泛应用于纺织印染工业，部分染料毒性强而不易降解。含有染料的印染废水如若不进行废水回收处理就排放出去，会对环境造成严重的污染。本研究针对难以降解的活性蓝19（Remazol Blue 19），用真菌株系A死菌丝进行吸附处理，初步试验表明真菌株系A死菌丝比活菌丝有更强的吸附能力。在此基础上，研究真菌株系A死菌丝吸附的最佳条件、最适预处理和吸附动力学过程。本研究发现，在1 g死菌丝，染料浓度为300 mg/L，pH 11，温度37 ℃，预处理条件为丁二酸或者Na₂HPO₄的条件下，真菌菌株A死菌丝吸附率分别达到85.6%和96.0%。

关键词：真菌，活性蓝19，吸附，生物吸附

Abstract

Various dyes are widely used in the textile printing and dyeing industry and some of them are highly toxic and notoriously undegradable. If it is not recycled and treated, the printing and dyeing wastewater would cause serious environmental pollution. In this study, Remazol Blue 19 is treated with the dead mycelium of the fungus strain A. Preliminary tests showed that the strain A was stronger than the live mycelia in dye adsorption. On the basis of this, the best conditions for adsorption, and the optimal pretreatment and adsorption kinetics were studied. The results showed that under the conditions of pH 11.0, temperature 37 °C, and the treatment of succinic acid and Na₂HPO₄, 1 g of dead mycelium adsorbed 85.6% and 96.0% of 300 mg/L of Remazol Blue 19, respectively.

Keywords: Fungus, Reactive Blue 19, Decolorization, Biosorption

第一章 绪论 1

1.2.1活性染料的危害 2

1.3印染废水修复 3

1.4印染废水的生物修复 3

第二章 材料与方法 5

2.1 仪器与试剂 5

2.1.1 仪器 5

2.1.2 其它实验用 5

2.1.3 试剂规格与厂家 6

2.1.4 培养基配方及试剂的制备 7

2.2 实验方法 7

2.2.1 活性蓝19浓度的标准曲线绘制 7

2.2.2 初步确定菌丝吸附条件 8

2.2.3 pH效应 8

2.2.4 温度效应 8

2.2.5 菌丝预处理效应 9

2.2.6 吸附动力学分析方法 10

第三章 结果与分析 11

3.1 活性蓝19浓度的标准曲线 11

3.2初步确定菌丝吸附条件 12

3.3.死菌丝吸附条件优化 12

3.3.1 pH优化 15

3.3.2温度优化 15

3.3.3预处理条件优化 16

3.3.4死菌丝吸附动力学研究 19

第四章 讨论 21

第五章 结论与展望 23

4.1 结论 23

致 谢 24

第一章 绪论

1．背景及意义

染料是能使纤维和其它材料着色的物质，稳定性好，着色性较好，染色后不容易褪色，与纺织物结合性好，在现代社会应用非常广泛。；它们的化学结构非常复杂多样化。包括偶氮、蒽醌、靛酚、三苯甲烷、含杂环等大多数染料，它们是有毒的、致癌的或致突变的。不止对生物有毒害性，还会造成水质和土壤污染。染料分类上有一种为活性染料。活性染料是在染色过程中染料与纺织物会发生化学反应的一类染料，活性染料分子中含有活性基团，染色过程中基团小分子能与纺织物发生化学反应，二者之间形成共价键。而本实验中的活性蓝19 (Reactive Blue 19)，分子式为C22H16N2Na2O11S3，分子量是626.5438，呈蓝色，为固体粉末，在水中溶解度 (20 ℃) 为 100 g/L，水溶液为蓝色，活性蓝19是一种活性染料，活性染料与其它染料相比，化学性质更稳定，吸附更困难，为研究带来了一定的困难。研究表明活性蓝19对环境和生物体都有较大的危害，特别是未经处理排放到水体当中，会造成更大的污染。显然，去除废水中的活性蓝19显得尤为重要。

从环境中去除的常规物理化学方法，如吸附、混凝、臭氧化和芬顿反应，费用昂贵，涉及复杂的程序。并可能造成二次污染。对比之下，微生物或酶的吸附和降解是由于成本低，对环境影响小，目前认为是一种有吸引力的方法。

1.2活性染料

性染料指染料分子结构中含有活泼基团，由母体染料、连结基和活性基组成，染色的时候能与纤维发生化学反应的一类染料，染料与纤维二者之间形成牢固的共价键，成为一个整体，使耐洗和耐摩擦牢度提高，具备其它纤维素纤维染料无法相比的优点，从而广泛地应用于生活各个方面。同时也被称为反应性染料^[1]。活性蓝19（图1）便是其中的一个典型代表。

图1 活性蓝19的分子结构

1.2.1活性染料的危害

现今，工业染料生产中，人工合成纺织染料种类复杂多样，若直接排放印染废水到大自然环境中，难以自然降解。同时由于活性染料染色效果明显，染料在水中的浓度较低时就能观察到水体变色（图2）。然而在实际的印染工业废水中，染料浓度可高达1500 mg/L^[6]。染料浓度过高的废水，水体颜色较深，透明度急剧下降，极大地影响了江河湖的水生植物光合作用，显著降低了水体的溶氧水平和水体质量，使得水体的生化需氧量BOD和化学需氧量COD急剧升高，产生急性毒性作用。部分染料还具有较强的毒性，如偶氮染料、蒽醌染料和三苯甲烷类染料中都已发现具致突变性和致癌作用的品种^[7]。

图2未经处理就排放的印染废水

纺织染料中的蒽醌类染料，是各种染料的重要中间体，特别是蓝色系染料的中间体（鲜艳的蓝色系染料一般来自于蒽醌的衍生物），其次它本身也是一种应用广泛的染料^[8]。蒽醌类染料的化学分子均具有蒽醌结构，即往往含有一个到数个伯胺，能够插入DNA分子中的相邻碱基对中，从而破坏DNA分子，诱发DNA突变，有致突变致癌毒性。蒽醌染料在生产以及印染过程的污水排放必然造成水体和土壤的污染，从而影响人类健康，威胁生态平衡。本研究中将要讨论的染料活性蓝19，是一种活性染料；从分子结构上来说，又是蒽醌型染料。在印染工业中应用广泛，从而在实际中危害非常大。关于如何处理纺织工业排放的有色污水，成为研究者们研究的新课题。

1.3印染废水修复

到目前为止，实际应用中主要采用物理法和化学法来处理染料废水。物理法主要包括物理吸附法、半透膜分离法和磁分离法等^[9]。半透膜分离法即是根据染料分子大小使用特定孔径的半透膜过滤污水，将污水中的染料分子连同杂质与水体分离开。此方法净化污水的效果非常好，但是半透膜成本高昂，重复利用率低，故此项技术也很难推广应用^[10]。 化学法处理印染废水主要包括电化学和氧化等处理方式^[11]。电化学法处理印染污水包括电化学还原、电化学氧化两种方式。向印染污水中通直流电，污染物在阴极直接被还原从而以电化学还原方式净化污水；亦或是通电后阳极产生强氧化物质，通过进一步的化学反应除去污染物，即电化学氧化方式。此方法虽然也能有效吸附污水，但是耗电量大，同时电极存在析出氧或者析出氢的副反应降低了处理效率。化学氧化法则是近年才出现的新兴印染废水处理技术。首先，制备催化剂，例如微晶型ZnO对印染废水进行降解^[12]，反应过程中产生的具有的强氧化性羟基自由基能高效地将原本结构稳定的染料分子降解为无毒的小分子物质。此法也能有效吸附印染污水，但是由于吸附染料的催化剂本身大多数是金属离子，使用过程中，必然会对环境造成新的危害。

1.4印染废水的生物修复

在过去的印染废水处理中，广泛使用的物理法和化学法往往具有成本昂贵，操作复杂，处理过程中产生新的污染的缺点，从而使其应用条件受到极大地限制。令人失望的是，投入实际应用的物理和化学方法，对于目前应用广泛的活性纺织染料和多数的酸性纺织染料来说，不起什么作用。因此，活性染料和酸性染料的处理，亟待开发新型有效的吸附方法。

微生物处理法主要是通过培育出能吸附或者降解纺织染料的菌株，来达到生物修复的目的。目前，据报道：能有效降解纺织染料的微生物种类繁多，集中在真菌，细菌和藻类 与物理法和化学法相比，微生物处理法通过微生物吸附或降解纺织染料的方式，修复印染污水的方式，具有修复成本低，处理效率高，对环境几乎无影响等优秀特点。与传统的物理或化学修复方法相比，展现出优秀的吸附性能，和巨大的应用潜力，极有可能成为取代目前的化学和物理处理法成为修复印染污水的最有效的方法。本文将针对印染废水中活性蓝19的真菌菌系A死菌丝生物修复，探讨其吸附条件优化和吸附动力学研究。

第二章 材料与方法

2.1 仪器与试剂

2.1.1 仪器

表1 实验主要仪器

2.1.2 其它实验用具

50、150、250 mL锥形瓶，20至100 mL规格的量筒，100 mL容量瓶，纱布，滤纸，镊子，匙勺，称量纸，比色皿，接种环，酒精灯，1.5 mL EP 管，烧杯，培养皿，各种规格的移液器及枪头，试管，试管架等。

2.1.3 试剂规格与厂家

表2 主要化学试剂

2.1.4 培养基配方及试剂的制备

富集培养基PDB培养基：去皮马铃薯200 g，葡萄糖20 g，加自来水至1,000 mL，自然pH。高压蒸汽灭菌后（121 ℃，灭菌 20 min）置于冰箱4 ℃保存。