天然高分子改性异喹啉季按盐对SRB杀菌性能及机理的研究

潘碌亭，肖锦
（华南理工大学造纸与环境工程学院，广东 广州510641）

　　摘　要：采用绝迹稀释法研究了天然高分子改性异喹淋季铵盐（FIQ-C）对硫酸盐还原菌（SRB）的杀灭性能。考察了各种因素对杀菌性能的影响，比较了药剂FIQ-C与1227的杀菌能力，探讨了FIQ—C的杀菌机理。结果表明，药剂FIQ-C对模拟油田废水中SRB有良好的杀灭性能，当FIQ-C投加量为5mg／L时，杀菌率可达99.9％以上。
　　关键词：循环冷却水；水处理；异喹啉季铵盐；硫酸盐还原茵；杀菌剂
　　中图分类号：TQ455.4
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455（2001）02-0020-03

　A Study of Bactericidal Effect of Natural Polymeric Modified Isoquinoline Quaternary
Ammonium Salt on Sulfate Reducing Bacteria (SRB) and Mechanism
PAN In -- ting, XlAO Jin
(College of Paper and Environmental Engineering, South China University of Technology, Guang Zhou 5l0641, China)

　　Abstract: The bactericidal effect of natural polymeric modified isoquinoline quaternary ammonium salt(FlQ-C) on ficiency reducing bacteria (SRB) was studied using the vanishing-dilution method. Factors affecting the bactericidal efficiency were investigated, the bectericidal ability of FlQ-- C was compared with that of 1227, and the bactericidal mechanism of FlQ-C was approached. The result shows that FlQ-C has a good bactericidal effect on the SRb in simulated oil field waste water and that when the addition Of FlQ-C is 5 mg/L, the bactericidal rate may be 99.9% or higher.
　　Key words: circulating cooing water; water treatment; isoquinoline quaternary ammonium salt (FlQ-C); suifate reducing bacteria(SRB); bactericides

　　油田废水中含有多种微生物，其中以硫酸盐还原菌SRB危害为主，因油田废水的水质条件适合于SRB的生长，从而导致其迅速繁殖，形成大量生物粘泥，附着在管道及设备的内壁上，造成管道及设备的腐蚀穿孔。另外，SRB的代谢产物FeS沉淀的产生会堵塞地层，造成注水量的下降，直接影响原油产量的提高^[1]。目前，普遍采用投加杀菌剂1227来抑制SRB的生长繁殖，但由于杀菌剂1227长期使用，许多油田的SRB对其产生了抗药性，致使水处理费用大大提高。因此，开发新型高效杀菌剂有着十分重要的意义。
　　天然高分子物质F₆₉₁为华南地区特产植物胶粉，近年来被广泛用于研制絮凝、缓蚀剂，并取得了一定的进展^[2-4]，而关于杀菌性能及机理的研究报道较少。故本文以天然高分子F₆₉₁为原料，进行化学改性，制取含氮杂环季铵盐的多功能水处理剂FIQ-C，重点研究FIQ-C对模拟油田废水的杀菌功效，并对其杀菌机理进行探讨。

1 实验部分

1.1 主要试剂
　　十二烷基二甲节基氯化按1227（市售）；天然高分子改性异步琳季按盐FIQ-C（自制，使用时配制成0.5％）。
1.2 油田废水水质
　　根据油田废水的主要成分，配制实验用模拟含油废水，废水含：NaCl30000mg／L；MgCl2·6H2O1000mg／L；Na2SO4·10H2O1000mg／L；CaCl21000mg／L；NaHCO31000mg／L；高岭土200mg／L；有机污泥100mg/L；重柴油100mg／L；PH值7.2；SRB105个／mL。
1.3 杀菌实验
　　采用美国石油工程协会（AOIRP38）推荐的绝迹稀释法，进行细菌含量的测试，并将稀释后的测试瓶放在30℃培养箱内恒温培养，根据稀释倍数，两周后读取SRB的数值。
1.4 杀菌率的计算
　　杀菌率=（起始菌数-存活菌数）／起始菌数×100%

2 结果与讨论

2.1 剂用量对杀菌率的影响
　　在烧杯中分别加入500mL的含油废水，在搅拌条件下先加入2mg／L的PAC，然后再分别加入一定量的FIQ-C，进行混凝沉降，静置60min后，用绝迹稀释法分别测定原油田废水、上清液及泥的含菌量，以此求得杀菌率，同时在相同条件下与1227杀菌率进行对比，结果如图1、图2所示。

　

　　从图1和图2可知，药剂FIQ-C对细菌SRB的吸附和杀菌作用都比较强。当PAC投加量为2mg/L，FIQ-C为5mg/L时，处理后的上清液杀菌率达99.9％，而加相同量的1227杀菌剂，其杀菌率仅为90％。
2.2 药剂的杀菌作用与接触时间的关系
　　在含菌模拟油田废水中，加入2mg／L PAC和5mg／LFIQ-C，进行絮凝沉降。以絮凝净化实验结束时间为起始时间，用绝迹稀释法测定废水中的存活细菌浓度，与空白值对照得出杀菌率，结果如图3所示。

　　由图3可以看出，当药剂FIQ-C与废水接触时间30min后，对SRB的杀灭率为94％；当接触时间为60min时，杀菌率高达99.5％以上，故选取灭菌时间为60min，即可达到99.5％以上的杀菌率。
2.3 油田废水的pH值对杀菌率的影响
　　在30℃不同pH值的油田废水中，分别加入2mg／LPAC和5mg／LFIQ-C，絮凝、沉降60min后，检测细菌量，得出杀菌率，结果见图4。 由图4可知，药剂FIQ-C在碱性条件下表现出较强的杀菌效果，随着废水pH值的降低，药剂的杀菌率也降低。这可能与细菌菌体蛋白质的等电点约在PH=2-5之间有关，当水体呈碱性时，细菌蛋白质的主要成分氨基酸以COO-形式存在，易同阳离子型季铵盐FIQ-C作用，从而有利于杀菌。
2.4 药剂FIQ-C与1227协同杀菌作用
　　实验测定了FIQ-C与1227复配使用时的杀菌作用效果，药剂总的投加量与图2所述一致，但FIQ-C与1227的用量均为总量的一半，时间60min, 水温30℃。结果见图5。

　　由图5可知，当FIQ-C与1227复配使用时，虽然两者的用量均减半，但与同一总量下单独使用FIQ-C相比，杀菌率有所提高，说明两种药剂具有良好的协同杀菌作用。
2.5 药剂反应时间与富集的关系
　　药剂FIQ-C可以将绝大部分SRB富集于底泥中，药剂中杀死SRB最直接的基因是季铰基，它们的含量与反应时间有关。实验测定了季按基的含量与反应时间的关系，结果见图6。
　　由图6可以看出，当反应时间从5min增加到25min后，上清液中季铵基含量从80％下降到20％以下，底泥中季按基含量从20％上升到70％，由于底泥富集绝大部分的SRB，因此底泥中季按基含量的提高对杀菌率的提高有明显的促进作用。
2.6 杀菌机理初探
　　天然高分子改性异喹啉季铵盐多功能水处理剂FIQ-C，之所以能抑制SRB的生长，是因为阳离子型药剂可强烈吸附在带负电荷的细菌茵体表面，阻碍细菌对外界的正常离子交换和物质交换，破坏控制细胞渗透性的原生质膜，使细菌死亡。同时药剂中的小分子能穿过细菌体的细胞膜、细胞核，破坏细菌的遗传系统，从而杀死细菌[5]。另外，药剂中的不同基团可渗入菌体细胞膜的类脂层和蛋白质层，从而改变菌体细胞膜的渗透性，使细胞内物质外渗，致使细菌死亡。

3 结论

3.1 天然高分子改性异喹淋季铵盐多功能水处理剂FIQ-C对SRB具有较强的杀菌能力，在相同条件下，其杀菌性能比1227好。在菌量为105个／mL时，投加5mg／L FIQ-C杀菌率即可达到99.9%。以上。
3.2 药剂FQ-C与1227复配使用可提高杀菌率，证明药剂FIQ-C与1227具有协同杀菌效应。
3.3 药剂FIQ-C具有絮凝、杀菌等多种功效，且最佳絮凝投药量与最低有效杀菌量相容，具有低剂量效应(FIQ-C性能另文讨论)。一次投药就能达到絮凝和杀菌双重目的，因而能提高药剂的利用率和油田生产的经济效益。
3.4 药剂FIQ-C能有效地富集细菌于底泥中，并随着搅拌时间的延长，杀菌有效组分季铵基也逐渐富集于底泥中，使杀菌率得到提高。

参考文献：

　　[1] 夏明珠，马家骧.硫酸盐还原菌对金属的腐蚀作用及其防治[J].腐蚀与防护，1994，15（4）；191-192.
　　[2]邱学青，杨东杰，肖锦.絮换-缓蚀-阻垢剂GMT-A缓蚀、阻垢机理[J].水处理技术，1995，21（3）：179-182.
　　[3]尹华，肖锦.絮凝——缓蚀剂CMT-A2的应用性能研究[J].工业水处理，1994，14（2）：12-15.
　　[4]尹华，彭辉，肖锦.含氮杂环水处理剂FNQ-C 缓蚀性能研究[J].工业水处理，1999，19（6）：20-22.
　　[5] 依霍其森.生化毒理学导论[M].北京：人民卫生出版社，1983.345—346.

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　　作者简介：潘碌亭（1965），男，讲师，现为华南理工大学环境系博士研究生，发表论文30余篇。
　　收稿日期：2000-10-11