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一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法

阅读:60发布:2021-04-14

专利汇可以提供一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种秸秆 吸附 偶联 真菌 发酵 去除酸性红3R的方法,属于工业废 水 处理 技术领域。包括的主要步骤有:预处理秸秆、吸附染料、培养黄孢原毛平革菌和固态发酵。利用来源丰富、成本低廉的 农作物 秸秆作为 生物 吸附剂,吸附去除 废水 中的酸性红3R。秸秆吸附酸性红3R后过滤,将黄孢原毛平革菌接种于滤渣中进行固态发酵,发酵过程中降解酸性红3R。本发明基于秸秆吸附和真菌固态发酵,去除 水体 中酸性红3R,消除酸性红3R对环境的有害污染,具有流程简单、成本低廉、环境友好,前景广阔等优点。,下面是一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法专利的具体信息内容。

1.一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法,其特征在于:包括以下步骤:
① 预处理秸秆:秸秆经洗涤、干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末;
② 吸附染料:秸秆粉末按照1:150 500的固液比加入到酸性红3R染料溶液中,在一定~
温度和搅拌转速的条件下,吸附一段时间,染料吸附于秸秆中;所述的吸附温度30 50℃,搅~
拌转速150 200 r/min,吸附时间4 6 h;
~ ~
③ 培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1 .0 cm的菌片;
④ 固态发酵:将②所述的吸附溶液进行过滤,得到滤渣,即为吸附染料的秸秆粉末;将③所述的菌片接种于滤渣中,在一定温度和湿度条件下,通过黄孢原毛平革菌固态发酵降解去除酸性红3R。
2. 如权利要求1所述的一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法,其特征在于:步骤②中所述溶液的酸性红3R浓度是100 200mg/L,pH 3.5 6.0,NaCl浓度为0 1.5 ~ ~ ~
mol/L。
3.如权利要求1所述的秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法,其特征在于:步骤④所述的黄孢原毛平革菌的接种量为1个菌片/5g秸秆;固态发酵温度是25 35℃,发酵湿度~
为70 75%,发酵时间8 14天。
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4.根据权利要求1所述的秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法,其特征在于:所述的秸秆为麦秆、稻秆和玉米秆其中的两种或三种组合。

说明书全文

一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法

技术领域

[0001] 本发明属于工业废处理技术领域,具体涉及一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法。技术背景
[0002] 农作物秸秆是生产粮食的主要副产物,每年的量约为6.2×108吨。农作物秸秆的来源广泛,种类繁多,其中稻秆、麦秆和玉米秆约占75%。这些秸秆可以作为农户的炊事、取暖燃料,但大部分秸秆未被有效利用,随处堆放或就地焚烧,对生态环境造成严重污染。因此,农作物秸秆的开发再利用对改善生态环境,实现农业可持续发展具有重要意义。
[0003] 印染废水是工业废水的一个重要方面,产生于染料生产、纺织、塑料、化妆品和药品等行业,具有色度高、pH范围广、盐浓度高和可生化性差的显著特点,其中水体中染料污染物的去除,实现废水的脱色,是染料废水治理的重点和难点。印染染料的品种很多,年产量超过750,000吨,其中偶氮类染料约占染料总量的80%。酸性红3R是常用的偶氮染料,它的分子结构中含有偶氮发色基团和苯环结构,少量的酸性红3R就会造成严重的水体污染,显著降低水体透明度,且有毒性。目前,废水中酸性红3R的去除方法有吸附法、光催化和生物法等,其中吸附法由于其易操作、成本低等优势,具有较好的经济效益和应用前景。
[0004] 近年来,开发和应用农作物秸秆为生物吸附剂,通过吸附法治理印染废水,是实现“以废治废”的废水治理新思路,受到了环境工作者的极大关注。冯立顺等(《玉米秸秆吸附去除水溶液中染料的性能研究》,安徽农业科学,2010,38(24):13325-13328,13357)研究指出玉米秸秆对染料分散红玉S-2GFL和活性蓝X-BR2有很好的吸附效果,用其处理染料废水的前景广阔。王开花(《玉米秸秆颗粒对亚甲基蓝模拟染料废水的吸附处理研究》,内蒙古大学硕士论文,2013:34)研究玉米秸秆颗粒吸附染料亚甲基蓝,结果表明玉米秸秆颗粒对亚甲基蓝表现出较好的吸附性能,具有较好的应用潜。利用农作物秸秆作为生物吸附剂可以有效吸附染料,能够去除水体中染料污染物,实现染料废水的脱色。然而,染料吸附于秸秆主要是依赖于范德华力或静电作用,染料被吸附后的分子结构未破坏,也未被降解,染料对环境的有害污染并未显著降低。另一方面,选择秸秆作为生物吸附剂来去除水体中染料污染物,主要优势是来源广泛、成本低廉,与一些价格较昂贵的吸附剂不同,秸秆吸附染料后无需对吸附剂进行回收再利用。那么,如何处理吸附染料的秸秆亟需更加地深入研究。

发明内容

[0005] 黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)是白腐真菌的模式菌株,主要应用于降解环境污染物,具有生长特性如下:(1)能够利用成本低廉、来源丰富的秸秆作为底物进行固态发酵;(2)固态发酵方式适宜于黄孢原毛平革菌的生长代谢和降解污染物。本发明所用的菌种是黄孢原毛平革菌,可以购买于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)、中国工业微生物菌种保藏管理中心 (CICC)、中国医学微生物菌种保藏管理中心(CMCC)等保藏中心。
[0006] 为此,本发明提供一种秸秆吸附偶联真菌发酵去除酸性红3R的方法,包括以下步骤:
[0007] ①预处理秸秆:秸秆经洗涤、干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末;
[0008] ②吸附染料:秸秆粉末按照1:150 500的固液比加入到酸性红3R染料溶液中,在一~定温度和搅拌转速的条件下,吸附一段时间,染料吸附于秸秆中;
[0009] ③培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片;
[0010] ④固态发酵:将②所述的吸附溶液进行过滤,得到滤渣,即为吸附染料的秸秆粉末;
[0011] 将③所述的菌片接种于滤渣中,在一定温度和湿度条件下,通过黄孢原毛平革菌固态发酵降解酸性红3R。
[0012] 步骤②中所述溶液的酸性红3R浓度是100 200 mg/L,pH 3.5 6.0,NaCl浓度为0~ ~ ~1.5 mol/L。
[0013] 步骤②中所述的吸附温度30 50℃,搅拌转速150 200 r/min,吸附时间4 6 h。~ ~ ~
[0014] 步骤④所述的黄孢原毛平革菌的接种量为1个菌片/5g秸秆;固态发酵温度是25~35℃,发酵湿度为70 75%,发酵时间8 14天。
~ ~
[0015] 所述的秸秆为麦秆、稻秆和玉米秆或其中所述麦秆、稻秆和玉米秆的两种或三种组合。
[0016] 本发明的有益效果具体体现在:
[0017] (1)利用农作物秸秆(稻秆、麦秆和玉米秆)作为生物吸附剂,吸附去除水体中偶氮染料酸性红3R,达到废水的脱色目的,实现“以废治废”。
[0018] (2)黄孢原毛平革菌接种于吸附酸性红3R的秸秆,菌株能够以秸秆为底物进行固态发酵。在发酵过程中降解酸性红3R,消除酸性红3R对环境的有害污染,具有成本低廉、操作简便、环境友好的特点。附图说明
[0019] 下面结合附图,对本发明作进一步说明。
[0020] 图1是本发明的工艺流程图

具体实施方式

[0021] 实施例1
[0022] 1、预处理秸秆:秸秆(稻秆、麦秆和玉米秆)经洗涤、干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末。
[0023] 2、吸附染料:分别称取秸秆粉末10.0 g,按照1:500的固液比(m/v,g/mL)加入到酸性红3R浓度100 mg/L、pH 3.5、NaCl浓度1.5 mol/L的废水溶液中,在温度30℃,搅拌转速150 r/min,吸附时间4 h。稻秆、麦秆和玉米秆的吸附容量分别为30.2 mg/g,39.7 mg/g和
34.6 mg/g。
[0024] 3、培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用马铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片。
[0025] 4、固态发酵:过滤上述吸附溶液,得到滤渣。2个菌片分别接种于滤渣中,在温度25℃,湿度75%的条件下固态发酵14天,稻秆、麦秆和玉米秆中酸性红3R的降解率分别为85.3%,86.0%和92.1%。
[0026] 实施例2
[0027] 1、预处理秸秆:秸秆(稻秆、麦秆和玉米秆)经洗涤、干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末。
[0028] 2、吸附染料:分别称取秸秆粉末20.0 g,按照1:150的固液比(m/v,g/mL)加入到酸性红3R浓度200 mg/L、pH 6.0、NaCl浓度0 mol/L的废水溶液中,在温度50℃,搅拌转速200 r/min,吸附时间6 h。稻秆、麦秆和玉米秆的吸附容量分别为19.2 mg/g,23.3 mg/g和24.0 mg/g。
[0029] 3、培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用马铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片。
[0030] 4、固态发酵:过滤上述吸附溶液,得到滤渣。4个菌片分别接种于滤渣中,在温度35℃,湿度70%的条件下固态发酵10天,稻秆、麦秆和玉米秆中酸性红3R的降解率分别为90.5%,92.2%和91.6%。
[0031] 实施例3
[0032] 1、预处理秸秆:秸秆(稻秆、麦秆和玉米秆)经干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末。
[0033] 2、染料吸附:分别称取秸秆粉末20.0 g,按照1:300的固液比(m/v,g/mL)加入到酸性红3R浓度200 mg/L、pH 4.0、NaCl浓度1.0 mol/L的废水溶液中,在温度40℃,搅拌转速200 r/min,吸附时间5 h。稻秆、麦秆和玉米秆的吸附容量分别为31.8 mg/g,40.5 mg/g和
39.4 mg/g。
[0034] 3、培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用马铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片。
[0035] 4、固态发酵:过滤上述吸附溶液,得到滤渣。4个菌片分别接种于滤渣中,在温度30℃,湿度70%的条件下固态发酵12天,稻秆、麦秆和玉米秆中酸性红3R的降解率分别为80.5%,83.3%和87.3%。
[0036] 实施例4
[0037] 1、预处理秸秆:秸秆(稻秆、麦秆和玉米秆)经干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末。
[0038] 2、吸附染料:分别称取秸秆粉末30.0 g,按照1:350的固液比(m/v,g/mL)加入到酸性红3R浓度150 mg/L、pH 5.0、NaCl浓度0.75 mol/L的废水溶液中,在温度35℃,搅拌转速175 r/min,吸附时间4 h。稻秆、麦秆和玉米秆的吸附容量分别为23.8 mg/g,25.5 mg/g和
29.0 mg/g。
[0039] 3、培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用马铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片。
[0040] 4、固态发酵:过滤上述吸附溶液,得到滤渣。6个菌片分别接种于滤渣中,在温度30℃,湿度75%的条件下固态发酵8天,稻秆、麦秆和玉米秆中酸性红3R的降解率分别为88.4%,90.3%和90.7%。
[0041] 实施例5
[0042] 1、预处理秸秆:稻秆和麦秆经干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末。
[0043] 2、吸附染料:分别称取稻秆和麦秆15.0 g后混合。按照1:450的固液比(m/v,g/mL)加入到酸性红3R浓度200 mg/L、pH 6.0、NaCl浓度0.75 mol/L的废水溶液中,在温度35℃,搅拌转速175 r/min,吸附时间4 h。秸秆对酸性红3R的吸附容量为23.5 mg/g。
[0044] 3、培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用马铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片。
[0045] 4、固态发酵:过滤上述吸附溶液,得到滤渣。6个菌片分别接种于滤渣中,在温度32℃,湿度73%的条件下固态发酵10天,酸性红3R的降解率分别为93.3%。
[0046] 实施例6
[0047] 1、预处理秸秆:秸秆(稻秆、麦秆和玉米秆)经干燥、粉碎后过40目筛,得到秸秆粉末。
[0048] 2、吸附染料:分别称取稻秆、麦秆和玉米秆10.0 g后混合。按照1:400的固液比(m/v,g/mL)加入到酸性红3R浓度150 mg/L、pH 4.5、NaCl浓度1.0 mol/L的废水溶液中,在温度30℃,搅拌转速200 r/min,吸附时间6 h。秸秆对酸性红3R的吸附容量为31.5 mg/g。
[0049] 3、培养黄孢原毛平革菌:在30℃条件下,利用马铃薯葡萄糖琼脂平板培养黄孢原毛平革菌7天后,采用直径1.0 cm的打孔器在琼脂平板上打孔,得到直径1.0 cm的菌片。
[0050] 4、固态发酵:过滤上述吸附溶液,得到滤渣。6个菌片分别接种于滤渣中,在温度33℃,湿度70%的条件下固态发酵12天,酸性红3R的降解率分别为86.5%。
[0051] 在本发明中,吸附容量(mg/g)计算公式为(C0-C)×V/m;式中C0为溶液中酸性红3R的初始浓度(mg/L),C为吸附后溶液中酸性红3R浓度(mg/L),V为溶液体积(L),m为秸秆质量(g)。降解率(%)计算公式为(C1-C2)×C1×100%,式中C1为吸附酸性红3R的秸秆利用混合的有机溶剂(甲醇:丙:水,1:1:1)萃取(m/v,g/mL,1:10)后的酸性红3R浓度;C2为固态发酵后的秸秆利用混合的有机溶剂(甲醇:丙酮:水,1:1:1)萃取(m/v,g/mL,1:10)后的酸性红3R浓度。
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