一種秸稈吸附偶聯(lián)真菌發(fā)酵去除酸性紅3r的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種秸桿吸附偶聯(lián)真菌發(fā)酵去除酸性紅3R的方法。
技術(shù)背景
[0002]農(nóng)作物秸桿是生產(chǎn)糧食的主要副產(chǎn)物，每年的量約為6.2 X 18噸。農(nóng)作物秸桿的來源廣泛，種類繁多，其中稻桿、麥桿和玉米桿約占75%。這些秸桿可以作為農(nóng)戶的炊事、取暖燃料，但大部分秸桿未被有效利用，隨處堆放或就地焚燒，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，農(nóng)作物秸桿的開發(fā)再利用對改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003]印染廢水是工業(yè)廢水的一個重要方面，產(chǎn)生于染料生產(chǎn)、紡織、塑料、化妝品和藥品等行業(yè)，具有色度高、pH范圍廣、鹽濃度高和可生化性差的顯著特點(diǎn)，其中水體中染料污染物的去除，實(shí)現(xiàn)廢水的脫色，是染料廢水治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。印染染料的品種很多，年產(chǎn)量超過750,000噸，其中偶氮類染料約占染料總量的80%。酸性紅3R是常用的偶氮染料，它的分子結(jié)構(gòu)中含有偶氮發(fā)色基團(tuán)和苯環(huán)結(jié)構(gòu)，少量的酸性紅3R就會造成嚴(yán)重的水體污染，顯著降低水體透明度，且有毒性。目前，廢水中酸性紅3R的去除方法有吸附法、光催化和微生物法等，其中吸附法由于其易操作、成本低等優(yōu)勢，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。
[0004]近年來，開發(fā)和應(yīng)用農(nóng)作物秸桿為生物吸附劑，通過吸附法治理印染廢水，是實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”的廢水治理新思路，受到了環(huán)境工作者的極大關(guān)注。馮立順等(《玉米秸桿吸附去除水溶液中染料的性能研究》，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(24): 13325-13328，13357)研究指出玉米秸桿對染料分散紅玉S-2GFL和活性藍(lán)X-BR2有很好的吸附效果，用其處理染料廢水的前景廣闊。王開花(《玉米秸桿顆粒對亞甲基藍(lán)模擬染料廢水的吸附處理研究》，內(nèi)蒙古大學(xué)碩士論文，2013:34)研究玉米秸桿顆粒吸附染料亞甲基藍(lán)，結(jié)果表明玉米秸桿顆粒對亞甲基藍(lán)表現(xiàn)出較好的吸附性能，具有較好的應(yīng)用潛力。利用農(nóng)作物秸桿作為生物吸附劑可以有效吸附染料，能夠去除水體中染料污染物，實(shí)現(xiàn)染料廢水的脫色。然而，染料吸附于秸桿主要是依賴于范德華力或靜電作用，染料被吸附后的分子結(jié)構(gòu)未破壞，也未被降解，染料對環(huán)境的有害污染并未顯著降低。另一方面，選擇秸桿作為生物吸附劑來去除水體中染料污染物，主要優(yōu)勢是來源廣泛、成本低廉，與一些價格較昂貴的吸附劑不同，秸桿吸附染料后無需對吸附劑進(jìn)行回收再利用。那么，如何處理吸附染料的秸桿亟需更加地深入研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)是白腐真菌的模式菌株，主要應(yīng)用于降解環(huán)境污染物，具有生長特性如下:(I)能夠利用成本低廉、來源豐富的秸桿作為底物進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵;(2)固態(tài)發(fā)酵方式適宜于黃孢原毛平革菌的生長代謝和降解污染物。本發(fā)明所用的菌種是黃孢原毛平革菌，可以購買于中國普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC)、中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC)、中國醫(yī)學(xué)微生物菌種保藏管理中心(CMCC)等保藏中心。
[0006]為此，本發(fā)明提供一種秸桿吸附偶聯(lián)真菌發(fā)酵去除酸性紅3R的方法，包括以下步驟:
①預(yù)處理秸桿:秸桿經(jīng)洗滌、干燥、粉碎后過40目篩，得到秸桿粉末；
②吸附染料:秸桿粉末按照I: 150?500的固液比加入到酸性紅3R染料溶液中，在一定溫度和攪拌轉(zhuǎn)速的條件下，吸附一段時間，染料吸附于秸桿中；
③培養(yǎng)黃孢原毛平革菌:在30°C條件下，利用馬鈴薯葡萄糖瓊脂平板培養(yǎng)黃孢原毛平革菌7天后，采用直徑1.0 cm的打孔器在瓊脂平板上打孔，得到直徑1.0 cm的菌片；
④固態(tài)發(fā)酵:將②所述的吸附溶液進(jìn)行過濾，得到濾渣，即為吸附染料的秸桿粉末；
將③所述的菌片接種于濾渣中，在一定溫度和濕度條件下，通過黃孢原毛平革菌固態(tài)發(fā)酵降解酸性紅3R。
[0007]步驟②中所述溶液的酸性紅31?濃度是100?200 mg/L，pH 3.5?6.0，NaCl濃度為1.5 mol/L。
[0008]步驟②中所述的吸附溫度30?50°C，攪拌轉(zhuǎn)速150?200 r/min，吸附時間4?6 h。
[0009]步驟④所述的黃孢原毛平革菌的接種量為I個菌片/5g秸桿；固態(tài)發(fā)酵溫度是25?35 °C，發(fā)酵濕度為70?75%，發(fā)酵時間8?14天。
[0010]所述的秸桿為麥桿、稻桿和玉米桿或其中所述麥桿、稻桿和玉米桿的兩種或三種組合。
[0011 ]本發(fā)明的有益效果具體體現(xiàn)在:
(I)利用農(nóng)作物秸桿(稻桿、麥桿和玉米桿)作為生物吸附劑，吸附去除水體中偶氮染料酸性紅3R，達(dá)到廢水的脫色目的，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”。
[0012](2)黃孢原毛平革菌接種于吸附酸性紅3R的秸桿，菌株能夠以秸桿為底物進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。在發(fā)酵過程中降解酸性紅3R，消除酸性紅3R對環(huán)境的有害污染，具有成本低廉、操作簡便、環(huán)境友好的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
1、預(yù)處理秸桿:秸桿(稻桿、麥桿和玉米桿)經(jīng)洗滌、干燥、粉碎后過40目篩，得到秸桿粉末。
[0016]2、吸附染料:分別稱取秸桿粉末10.0 g，按照1:500的固液比(m/v，g/mL)加入到酸性紅3R濃度100 mg/L、pH 3.5、NaCl濃度1.5 mol/L的廢水溶液中，在溫度30°C，攪拌轉(zhuǎn)速150 r/min，吸附時間4 h。稻桿、麥桿和玉米桿的吸附容量分別為30.2 mg/g，39.7 mg/g和34.6 mg/g。
[0017]3、培養(yǎng)黃孢原毛平革菌:在30°C條件下，利用馬鈴薯葡萄糖瓊脂平板培養(yǎng)黃孢原毛平革菌7天后，采用直徑1.0 cm的打孔器在瓊脂平板上打孔，得到直徑1.0 cm的菌片。
[0018]4、固態(tài)發(fā)酵:過濾上述吸附溶液，得到濾渣。2個菌片分別接種于濾渣中，在溫度25°C，濕度75%的條件下固態(tài)發(fā)酵14天，稻桿、麥桿和玉米桿中酸性紅3R的降解率分別為85.3%，86.0%和92.1%。
[0019]實(shí)施例2
1、預(yù)處理秸桿:秸桿(稻桿、麥桿和玉米桿)經(jīng)洗滌、干燥、粉碎后過40目篩，得到秸桿粉末。
[0020]2、吸附染料:分別稱取秸桿粉末20.0 g，按照1: 150的固液比(m/V，g/mL)加入到酸性紅3R濃度200 mg/L、pH 6.0、NaCl濃度O mol/L的廢水溶液中，在溫度50°C，攪拌轉(zhuǎn)速200r/min，吸附時間6 h。稻桿、麥桿和玉米桿的吸附容量分別為19.2 mg/g,23.3 mg/g和24.0mg/g。
[0021]3、培養(yǎng)黃孢原毛平革菌:在30°C條件下，利用馬鈴薯葡萄糖瓊脂平板培養(yǎng)黃孢原毛平革菌7天后，采用直徑1.0 cm的打孔器在瓊脂平板上打孔，得到直徑1.0 cm的菌片。
[0022]4、固態(tài)發(fā)酵:過濾上述吸附溶液，得到濾渣。4個菌片分別接種于濾渣中，在溫度35°C，濕度70%的條件下固態(tài)發(fā)酵10天，稻桿、麥桿和玉米桿中酸性紅3R的降解率分別為90.5%，92.2%和91.6%。
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