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随着印染工业的迅猛发展,染料的种类和数量不断增加。在染料生产和使用过程中,大约有10%~20%的染料随废水排入环境,给生态系统带来了严重破坏。对染料废水的处理大多采用生化处理法,但染料经微生物降解后仍会产生有毒的中间产物,虽然色度可以降低,但不仅无法解决根本性的污染问题,反而还会加重污染。菌丝球极易沉降,有一定的机械强度,无需任何载体,可直接用于固定床或流化床等反应器处理染料废水、含重金属废水,同时可回收贵重金属及染料,具有操作简单、不会产生有毒代谢产物等特点已受到普遍关注。 自700多株霉菌中筛选到8株对染料脱色活性很高的菌株。选取其中有代表性的菌株进行了霉菌菌丝球染料脱色性能的研究。研究了温度、pH、脱色方式、营养物种类、碳源、氮源、染料浓度、菌龄及菌丝球形成方式对脱色活性的影响。进行了菌丝球染料脱色动力学研究,探讨了菌丝球的脱色动态规律,确定了达到最高脱色速率所需要的时间。在本研究中发现,只有活菌球才有脱色能力,而死菌球的脱色能力极为低下,甚至无脱色活性,对此进行了菌丝球染料脱色机理的研究。研究了成球过程与脱色的关系、生命状态与脱色的关系、养分(供养培养和饥饿培养)与脱色的关系,并对菌丝球进行脱色显微研究。有关如何降低生产成本,进行了菌丝球的廉价培养与以废治废研究。利用高浓度啤酒废水、食品废水、制糖废水替代菌球培养基中的碳源培养菌丝球,将菌球培养基中的氮源用高浓度废牛奶及豆制品废水替代,研究其作为廉价营养时菌丝球的脱色效果。 脱色性能研究结果表明,霉菌菌丝球无论对酸性染料、活性染料、直接染料、荧光染料、墨水及混合染料的脱色活性都很高,但对碱性染料的脱色率偏低。 霉菌菌丝球对染料的脱色温度有较强的耐受力,受温度影响较小,适应范围较宽,可在较大温度范围内进行染料脱色,其最适脱色温度为25~50℃,在此范围其脱色率达93.1%~98.3%。霉菌菌丝球对染料的脱色受pH影响较大,一般最适pH在中偏酸环境。振荡有利于菌丝球对染料的脱色,静止条件下脱色效果很差。菌丝球的脱色需要一定的碳源和氮源,其可利用的碳源和氮源范围较广。菌丝球对不同染料的耐受浓度各异,一般在350mg/L以内其脱色率都比较高,而碳素墨水、蓝黑墨水的脱色率在100mg/L~400mg/L,其脱色率均很高,大多为98%,甚至100%。新孢子与老孢子的脱色活性都比较高,显示出了很强的遗传稳定性。直接利用孢子与先制成的菌丝球的脱色率都很高(约98%~99%),差别很小。 动力学研究结果表明,菌丝球对酸性染料、活性染料、直接染料、荧光染料、墨水及混合染料的脱色随时间的动态脱色规律一致:随时间的延长其脱色率上升,达到较高脱色率的时间一般在24~48h。 脱色机理研究结果表明,只有活菌球才有脱色作用,菌球脱色需要营养。显微观察可清晰地看到,染料不是吸附在菌体的表面,而是进入了菌体内部,即菌球的脱色通过菌体吸收完成的。 高浓度的啤酒废水、食品废水、制糖废水可作为良好的碳源,高浓度废牛奶及豆制品废水可作为良好的氮源。 酒精、丙酮和正丁醇对所研究的染料都有一定的解吸效果,对活性紫K-3R解吸效果非常理想,分别达99.37%、98.50%、98.50%。酒精对蓝黑墨水的解吸率最高,达100%染料解吸后的菌球可再对染料脱色。菌丝球对实际废水有一定的脱色作用,如对印花洗网水1脱色率为56.41%,对牛仔总合废水脱色率达75.55%。