细菌修复纺织染料的研究毕业论文

 2021-03-31 08:03

摘 要

随着印染工业的快速发展,废水排放之前需要快速处理大量废水。印染废水含有大量染料,染料的处理是废水处理的重要任务。与传统处理方法相比,微生物脱色或去除纺织染料的方法具有低成本、高效率、生物友好性和环境兼容性的优点。在本研究中,经过含有10 mg/L的活性蓝19的LB液体培养基的筛选和LB平板的划线纯化,从生活污水下水道的淤泥中分离了一个细菌菌株。该细菌具有一定的纺织染料活性蓝19的抗性,能够在含有200 mg/L的MS培养基中生长良好。经过批次实验的优化,证实了该菌株的脱色效率与环境条件有关。脱色的最佳环境条件为:蔗糖或者果糖作为主要碳源,染料浓度为100 mg/L,生长温度为37 ℃,pH为 6.0,摇床转速为100 rpm。在最佳环境条件下,活性蓝19染料的最大脱色效率为88 %。全波长扫描分析揭示,染料在菌株生长前后未形成新的波峰,只是原有的峰值变小,这可能是细胞表面吸附或胞内积累染料的结果。

关键词:印染废水;细菌;活性蓝19;脱色;生物修复

Abstract

With the rapid development of printing and dyeing industry, a large amount of wastewater should be treated quickly. Printing and dyeing wastewater contains a lot of dyes, and the treatment of dyes is an important task of wastewater treatment. Compared with traditional treatment methods, microbial decolorization or removal of textile dyes has advantages of low cost, high efficiency, biological friendliness and environmental compatibility. In this study, a bacterial strain was isolated from the sludge of the sewage sludge through screening in LB liquid medium with 10 mg/L Reactive Blue 19 and sequential stretching on LB plate. The bacterium has a certain resistance to reactive Blue 19, and can grow well in MS medium with 200 mg/L of reactive blue 19. The optimization of batch experiments confirmed that the decolorization efficiency of the strain was related to environmental conditions. The best environmental conditions for decolorization are sucrose or fructose as main carbon source, 100 mg/L of dye, 37 ℃, pH 6.0-7.0 and 100 rpm. Under optimum environmental conditions, the decolorization rate of Reactive Blue 19 was as high as 88 %. Full wavelength scanning analysis revealed that no new peak was formed before and after the growth of the strain, and the original peak became smaller. This may be the resμLt of cell surface adsorption or intracellular accumulation of dye.

Key Words:printing and dyeing wastewater; bacteria; Reactive Blue 19; decolorization; bioremediation

目 录

第1章 绪论 1

1.1纺织染料 1

1.2活性染料 1

1.3纺织染料的危害 2

1.4印染废水治理 3

1.5印染废水的生物修复 4

1.6资源的再开发 5

第2章 材料与方法 6

2.1仪器与试剂 6

2.1.1仪器 6

2.1.2其他实验用具 6

2.1.3试剂 6

2.1.4培养基的制备 6

2.1.5试剂的制备 7

2.2.2实验步骤 8

2.3菌株分离 8

2.3.1取样 8

2.5.2筛选 8

2.5.3纯化 9

2.5.4细菌菌株的脱色 9

2.5.5活性蓝浓度标准曲线的制作 9

2.6环境条件的优化 10

2.6.1碳源优化 10

2.6.2染料浓度优化 10

2.6.3温度优化 10

2.6.4 pH优化 11

第3章 结果 12

3.1活性蓝19的最大吸收波长 12

3.2标准曲线 12

3.3菌株筛选 13

3.4碳源 14

3.5起始染料浓度 15

3.6温度 15

3.7 pH 16

3.8 全波长扫描 17

第4章 讨论 19

第5章 结论与展望 20

5.1结论 20

5.2展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1纺织染料

染料是能够附着在纤维上并使其变色的物质,且稳定性比较好。染料一般溶于水中,且溶解度较好,一部份的染料不能直接黏着于纤维上,需要媒染剂来使染料附着。根据考古学研究表明,人类掌握染色技术已有超过五千年的历史,最早发现于印度和中东。运用天然染料最早的国家还有中国,我国的染料应用技术在春秋、秦汉时期就已经比较先进,当时的人们将染色技术用于服饰用品、陶瓷和绘画工艺等各个方面[1]。当时的染料主要来自于天然的动植物成分,人们很少去处理这些染料,但现在市面上使用的染料基本都是合成染料。染料包含水性色浆、油性色浆、水性色精、油性色精、陶瓷颜料、涂料颜料、纺织颜料、塑料颜料。

其中纺织染料的用途主要是染色纺织产品。使用纺织染料的好处是着色性比较好,染色后不容易褪色,染料与纺织物的结合性较好,即便水洗也不易掉色,且染色后的成品其手感变化小,不会出现变硬的情况。其缺点是艳丽度与饱和度比较差[2]。纺织染料又可以分为:①酸性染料;②活性染料;③直接染料;④分散染料;⑤还原染料;⑥阳离子染料(碱性染料);⑦偶氮染料(纳夫妥染料);⑧硫化染料。

1.2活性染料

其中活性染料,又称反应性染料,即在染色过程中染料与纺织物会发生化学反应的一类染料。由于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,组成了一个整体[3]。由于共价键的能量较高,一般不会断裂,破坏共价键需要较高的化学能,所以染料与纤维组成的分子比较稳定。活性染料的分子由两个主要部分组成,母体染料和活性基。其中能与纤维发生化学反应的基团称为活性基。由于活性染料的这些特征,使得脱色活性染料相比于脱色其他类别的染料更加困难。

活性蓝19 (Reactive Blue 19),分子式为C22H16N2Na2O11S3,分子量是626.5438,活性蓝19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[4]。活性蓝19是一种活性纺织染料,由于活性染料与其他染料相比化学性质更稳定,脱色更困难,这为实验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,这使得去除染料废水中活性蓝19成分显得非常必要。活性蓝19分子结构如图1。

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