真菌菌丝球HX对活性艳红X-3B的脱色作用

肖继波，胡勇有
(1.华南理工大学造纸与环境工程学院，广东 广州 510641)

　　摘要：将培养的脱色菌HX菌丝球用于偶氮染料活性艳红X-3B的脱色，研究了培养时间、温度、pH值、培养方式及染料浓度对茵丝球脱色的影响。结果表明：菌丝球接入质量浓度为200mg／L的活性艳红X-3B培养基12h时，染料脱色率为44.6％，120h脱色率可达98.2％；温度为25℃，30℃和35℃时脱色率比较接近，35℃时的脱色率最大，达94.8％；染料培养基呈弱酸性时脱色率较高，pH值为5时，72h脱色率最高达91％；振荡培养较静置条件下的脱色率要高，两者在120h时的脱色率分别为98.2％和24.3％。
　　关键词：茵丝球；活性艳红X—3D；脱色；污水处理
　　中图分类号：X791　　 文献标识码：A　　 文章编号：1009—2455(2004)01—0005

Decolorization of Reactive Red X-3B by Fungal，Pellets HX
XIAO Ji-bo，HU Yong-you
(College of Paper-making and Environmental Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640，China)

　　Abstract: Cultured decolorizing fungal pellets HX was used for the decolourization of reactive red X-3B, which is an azo dyestuff, and the effects of culture time, temperature, pH value, culture method as well as concentration of dyestuff on the decolorization by the fungal pellets were studied. The results showed that decolorization rates of the dyestuff were 44.6% and 98.2% when the culture time were 12 h and 120 h respectively after pellets were inoculated in the culture medium of reactive red X-3B, whose mass concentration was 200 mg/L, for 12 hours； the decolorization rates at 25℃, 30℃ and 35℃ were rather close to one another while the decolorization rate at 35℃ was the maximum, which was as high as 94.8%；the decolorization rate was relatiovely high when the culture medium of dyestuff was weakly acidic, the maximum of which was as high as 91% when pH was 5 and culture time was 72 hours；the decolorization rate with shaking culture was higher than that with standing culture, which were 98.2% and 24.3% respectively when the culture time was 120 hours.
　　Key words: pellets；reactive red X-3B；decolorization；wastewater treatment

　　染料从结构上分为偶氮、葸醌、杂环、三苯甲烷等，这些大多是难以降解的芳香族化合物，其中偶氮染料占50％以上^[1]。目前对含染料废水处理大多是采用生化处理法，高效脱色菌的选育是其关键所在。近年来已筛选出多株对染料具有较高降解活性的优势菌^[2-4]，但对于难降解的红色偶氮染料，效果并不理想^[5]。国内外一些学者正尝试用生物吸附的方法脱除含染料废水色度，但报道并不多见^[6-8]。同生物降解相比，生物吸附不会产生有毒的代谢产物，而且有可能为含染料废水的处理和回收提供一条经济可行的途径。
　　 我们从广州某印染厂生化处理池的污泥中筛选出一株对偶氮染料活性艳红X-3B有较高脱色能力的真菌HX，由于HX菌丝球直径较大，在吸附染料之后有可能采用某种方式将吸附的染料解吸出来进行回收，因此试验尝试将真菌菌丝球培养出来后用于活性艳红X-3B的吸附脱色。本文对培养时间、温度、pH值、培养方式以及染料浓度对真菌菌丝球脱色活性艳红X-3B能力的影响进行了初步研究。

1 材料与方法

1.1 菌种与染料
　　从广州某印染厂生化处理池的污泥中筛选到的染料脱色菌HX，待鉴定，筛选分离方法见文献[9]；活性艳红X-3B，结构式如图1所示，最大吸收波长为538nm。

1.2 培养基
　　菌丝球培养基：ρ(MgSO₄·7H₂O)=0.5 g／L，ρ(KH₂PO₄)=1 g／L，ρ(NH₄)₂SO₄=1 g／L，ρ(NaCl)=0.5 g／L，ρ(酵母膏)=1 g／L，ρ(葡萄糖)=15 g/L，自然pH值。
　　生长时间与温度试验中，ρ(KH₂PO₄)：=1 g／L，ρ(NH₄NO₃)=0.75 g/L，ρ(MgSO₄·7H₂O)=0.5 g／L, ρ(NaCl)=0.5 g／L，ρ(葡萄糖)=10 g／L，ρ(活性艳红X-3B)=200 mg／L，自然pH值；pH值试验中，改变pH值为2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12；染料浓度试验中，改变染料的质量浓度为50，100，200，400，600 mg／L。
1.3 菌丝球的制备
　　将冰箱中保存的斜面接种物取出，活化，制成浓度为1×10⁶——1×10⁹ 个／mL的孢子悬液后，以5％的接种量接人预先配制的、含800mL菌丝球培养液的1000mL锥形瓶中，于150r／min，25℃下摇床培养。培养1-2d待菌丝球直径为2-5 mm取出，放人冰箱备用。
1.4 菌丝球对活性艳红X-3B的脱色试验
　　 将菌丝球用pH值为7.0，浓度0.067 mol／L的磷酸缓冲盐溶液洗涤3次，按1％的接种量接种于预先配制的含50mL染料培养液的150 mL三角瓶中，于150 r／min，30℃下摇床培养。所有操作均在严格无菌条件下进行。
1.5 脱色能力的测定
　　 菌丝球的脱色能力用比色法测定。每隔24 h 取上清液1 mL，20000 r／min下离心10 min，于活性艳红X-3B的最大吸收波长下测定其吸光度(A₂)，以不接菌染料的吸光度(A₁)为对照。其脱色率用下列公式计算：
　　 脱色率P(％)=(A₁—A₂)／A₁×100％

2 结果与讨论

2.1 培养时间对菌丝球生长及脱色的影响
　　培养时间对菌丝球生长及染料脱色的影响见图2。由图2可见，菌丝球生长和染料脱色的趋势基本一致。菌丝球接人含染料培养基12h时，活性艳红X-3B的脱色率达44.6％，这是由于接人的一定体积的菌丝球对染料的吸附所致；随培养时间的延长，菌丝球在适应了染料环境后生长加快，直径可达5mm以上，表现在对染料的吸附脱色速率增加；培养时间达96h时，菌丝球生长量最大，继续培养，一部分菌体开始死亡和自溶，但染料的脱色率继续增大，这可能是染料的降解所致；120h时活性艳红X-3B的脱色率达98.2％，这显示了所筛选到的真菌菌丝球在处理高浓度染料废水时具有较好的应用前景。

2.2 温度对脱色的影响
　　分别在15，25，30，35，40，50℃摇床培养3d，测定菌丝球对活性艳红X-3B的脱色率(见图3)。由图3可以看出，在一定的温度范围内，温度的升高有利于菌丝球的生长，从而有利于对染料的吸附脱色；但当温度升高到一定程度，对菌丝球的生长又起了一定的抑制作用。

2.3 pH值对脱色的影响
　　将真菌菌丝球分别接人pH值为5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，11.0，12.0的染料培养液中，30℃振荡培养72h，结果见图4。由图4分析，菌丝球对活性艳红X—3B的吸附可能是以物理吸附为主，活性艳红X-3B在碱性条件下主要是以阴离子的形式存在，而菌丝球表面带负电，这就存在着静电斥力，从而阻碍了菌丝球对活性艳红X-3B的吸附脱色。

2.4 培养方式对脱色的影响
　　对于含活性艳红X-3B 200 mg／L的培养液，采用振荡与静置两种方式研究菌丝球对其脱色的影响，振荡培养在150 r/min 的摇床中进行。试验温度均为30℃。试验结果见图5。从图5可看出，振荡培养有利于菌丝球对染料的吸附脱色，振荡培养条件下的脱色率较静止培养条件下的脱色率要高，这是因为在振荡的条件下，菌丝球供氧充足，生长较快；而静置时，菌丝球生长较慢近乎停止，表现在对染料的低脱色率上。从而可以说明，菌丝球用在好氧环境中效果较好。

2.5 染料的质量浓度对脱色的影响
　　染料的质量浓度对脱色的影响见图6。
　　由图6可知，在24h内，由于接人的是具有一定体积的生长菌体，因此染料的质量浓度对吸附脱色的影响不大；然后随着染料的质量浓度增加，吸附脱色率相应下降。虽然染料对脱色菌HX具有一定的生长抑制毒性，但仍表现出了优异的吸附脱色性能，脱色率达峰值后略有下降，这是染料吸附达饱和后的解吸所致。

3 结论

　　菌丝球接入ρ(活性艳红X-3B)=200 mg／L的培养基12h时，染料脱色率为44.6％，120h脱色率可达98.2％；温度为25t，30℃和35℃时脱色率较高，35℃时的脱色率最大，达94.8％；染料培养基pH值为5，6，7即呈弱酸性时脱色率较高，pH为5时，72h脱色率最高可达91％；振荡培养较静置培养条件下的脱色率要高，两者在120h时的脱色率分别为98.2％和24.3％；染料的质量浓度为50 mg／L时，72h内可完全脱色，质量浓度为200 mg／L时120h脱色率达98.2％。

参考文献：

[1] 戴树桂，宋文华，颜慧，等．偶氮染料脱色优势苗的特性及基因定位初步研究[J]．南开大学学报，1999，12(1)：113—118．
[2] 成文，曾宝强．孔雀绿染料的微生物脱色研究[J]．应用与环境生物学报，2000，6(4)：370—373．
[3] Kulla H C．Microbial degradation of xenobioties and recalcitrant compounds[M]．London：Academic Press，1981．
[4] Itoh K，Yatome C，Ogawa T. Biodegradation of anthraquinone dyes by hacillus subtilis[J]．Bull Environ Contam Toxicol，1993，50(10)：522-527．
[5] 董新姣，吴楚，林贤芬，等．染料脱色菌群的分离及对红色偶氮染料的脱色研究[J]．江西科学，1999，17(4)：220--224．
[6] 辛宝平，邹其猛，庄源益，等．吸附菌GX2对活性艳蓝KN—R的脱色作用研究[J]．环境科学学报，2000，20(增刊)：97-102．
[7] Hu T L.Sorption of reactive dyes by aeromonas biomass[J]．Wat Sci Tech，1992，26(1—2)：357—366．
[8] 陈勇生，黄国兰，庄源益，等，盐泽螺旋藻对染料的吸附性能研究[J].环境化学，1998，17(5)：439—443．
[9] 诸葛键，王正样．工业微生物实验技术手册[M]．北京：中国轻工业出版社，1994.

---

作者简介： 肖继波(1975—)，男，湖北天门人，华南理工大学造 纸与环境工程学院2印1级博士生，主要从事水污染控制技术的研 究，电话(020)85294600，[email protected]。