皮革染料生物降解探究(共6930字)

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1、皮革染料生物降解探究（共6930字）本文刖S在皮革染色过程中，所用染料并不能被皮革完全吸收，一部分染料随废水排放而造成污染。废水中残存的染料即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率和气体溶解度降低,导致生态系统的破坏。皮革生产中所用染料种类多、结构复杂，又多属于难降解物质。同时，人工合成的染料通常含有复杂的芳香环结构，化学稳定性高，还具有一定程度的生物毒性，尤其是部分染料的降解中间体的毒性强，其排放严重污染环境。近年来随着对高浓度染料废水处理研究的增多,出现了如光催化、吸附等新型物化处理材料，但对染料的物化法处理运行成本通常较高，且容易产生二次污染。微生物具有繁殖速度快、适应性强等

2、特点，利用高效脱色微生物进行环境污染整治不仅成本低，且可减少二次污染的产生，因此，制革厂对含染料废水的处理依然以生物处理方法为主。研究皮革染料的生物降解性对于评估其在生态环境中的滞留情况以及指导染料的选用具有重要的现实意义，而且可以为选择合理的染料生物处理方案提供理论依据。染料的种类繁多，按照其发色基团的不同可将其分为偶氮染料、三苯基甲烷类染料和蔥醍型染料等。其中偶氮染料是目前制革生产中使用最广、用量最大的染料，占染料总用量的70%。本文以偶氮染料、三苯基甲烷类染料和蔥醍染料的生物降解机理和脱色酶等为基础，综述了皮革相关染料的生物降解研究进展，以期为皮革染料生物降解的深入研究乃至工

3、程应用提供借鉴作用。1染料降解菌及脱色路径研究进展1.1偶氮染料降解菌及脱色路径1.1.1偶氮染料的降解菌研究进展偶氮染料是制革生产过程中使用量最大的一类染料，约占全部染料的70%左右。偶氮染料的发色基是偶氮双键，助色基是氨基、瓮基、甲基和磺酸基等。自20世纪70年代末发现某些可以降解偶氮染料的肠道细菌以来，染料的生物脱色和降解研究越来越受到学者们的重视，目前已分离出对偶氮染料具有脱色效应的菌株主要包括芽抱杆菌、黄单胞菌、克雷伯氏菌等十几个菌属。已发现的偶氮脱色菌大多数是在厌氧条件下非特性还原偶氮键，从而使染料产生脱色。OAn-janeya等人［1］从染料污染土壤中提取出了2种在酸

4、性间胺黄的生物脱色过程中，均具有一定作用的菌种，分别为Bac订lussp.AK1和Lysinibac订lussp.AK2。许玫英等人［2］从印染废水活性污泥中分离得到一株脱色希瓦氏菌(Shewanelladecolorationis)S12,具有高效的染料脱色活性，该菌株在偶氮染料浓度为50mg/L的培养基中培养4h后,对染料的去除率达到96%。好氧条件下对偶氮染料具有还原脱色能力的菌株近年来也被陆续发现，但这些菌株多较难以偶氮染料作为唯一碳源和能源进行好氧生长。E.Franciscon等人［3］则将一株兼气性克雷伯氏菌用于微好氧/好氧降解偶氮染料的工程应用。研究也发现了少量能以偶

5、氮染料为唯一碳源和能源进行好氧生长的菌株，Kul.la等人［4—5］从菌群中分离出XenophilusazovoransKF46F和PigmentiphagakullaeK24,它们可分别以偶氮染料竣基橙I和II为底物进行生长。Coughlin等人［6］研究证明了SphingomonaslCX对几种磺化偶氮染料和低浓度的酸性橙7具有降解能力。然而，目前研究的好氧生物降解偶氮染料多是在摇床好氧条件下以较大接种量培养，因此这类好氧偶氮染料脱色效应，实质可能是通过好氧菌对培养基中氧气的大量消耗，造成局部厌氧条件，从而促进偶氮双键的酶促还原,其偶氮还原的实质仍然是厌氧还原。1.1.2偶氮染

6、料脱色路径研究进展在偶氮双键断裂的过程中，参与催化的酶通常统称为偶氮还原酶。对于偶氮类化合物在偶氮还原酶催化下的降解机理,到目前为止研究得并不十分清晰。过去认为偶氮染料还原生成芳香胺是一步反应，然而随着研究的深入，有人指出在这一过程中有可能存在一个反应中间体。Chang等人［7］在偶氮染料Red22脱色研究中，认为这个过程中可能有不完全还原中间体的存在。Nakanishi等人［8］则在偶氮还原酶酶促动力学研究中发现，在酶促脱色反应中染料和NADH作为双底物符合乒乓原理。通过计量学计算，推导出还原过程可能存在加氢偶氮苯的中间体。严滨等人［9］则以甲基红为底物，运用紫外光谱、液相色谱与

7、质谱研究了偶氮染料的降解过程，验证了在偶氮染料还原过程中加氢中间体的存在，提出甲基红偶氮双键的还原机理，如图1所示。在厌氧条件下细菌的偶氮还原反应，是在非特异性还原酶作用下的电子传递过程。偶氮染料作为末端电子受体，接受从还原中间体传递来的电子而被还原，细菌可能在这一过程中获得生长所需的能量。1.2三苯基甲烷染料降解菌及脱色路径研究进展三苯基甲烷染料结构为一个碳原子连有3个苯环，不同染料的苯环上还带有不同的侧链基团。Nelson等人［10］在关于三苯基甲烷染料龙胆紫和结