CN109136213A - 一种利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，该方法是利用固定化一色齿毛菌Cerrena unicolor CB1进行染料的处理。具体的，该方法包括将固定化一色齿毛菌的菌丝与海藻酸钠溶液混合后，将混合液逐滴加入到氯化钙水溶液中得到固定化一色齿毛菌菌丝球，将固定化一色齿毛菌菌丝球加入到染料发酵液完成对染料的降解。采用本发明的方法可以降解活性染料、三苯甲烷类染料、等多种类型的染料，可用于不同结构类型混合染料的脱色，且脱色率较高。同时，采用本发明的方法可以节约成本，可重复利用多次。采用本发明的方法对染料的降解效果较好，染料被降解后的产物不会对水体造成二次污染。

Description

一种利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法
技术领域
本发明涉及染料降解领域，更具体地，涉及一种利用固定化白腐真菌降解活性黑染料的方法。
背景技术
纺织行业中大部分纺织品都需要着色。因此，大量的染料被应用于纺织行业。随着人们对纺织品需求的不断增加，由此造成染料废水的不断排放，使环境污染日趋严重。
染料废水具有组成复杂、色度深、有机物含量高、难生物降解和浓度高的特点，是较难处理的工业废水。而且染料废水含硝基、氨基化合物及铬、砷等重金属具有较大的毒性，对环境造成污染的同时，破坏生态平衡，威胁人类健康。另外，一些具有防水、抗氧化和抗光照等难以降解的染料被大量合成和应用，进一步加大了染料废水处理的难度。因此，染料的降解成为了染料废水治理的首要问题。
染料废水的处理方法包括物理法、化学法和生物法。其中，物理和化学处理染料虽然处理较为有效，但存下费用高、能耗大、容易形成二次污染等特点。而生物法处理染料废水，具备持续降解能力和环境友好等特点。其中，白腐真菌对染料的降解具有广谱、高效、低耗、适用性强的生物降解能力，可以将白腐真菌应用于结构各异的染料降解脱色。
固定化技术是一种利用物理或化学的手段将微生物或游离的酶固定在一定区域内使其保持活性的过程。固定化技术的应用可以使微生物保持高度活性，且可缩短处理初期的延滞期，因此白腐真菌固定化后进行染料废水的处理对白腐真菌在染料废水治理方面的实际应用具有重要的意义。其中，活性黑是工业上常用的一种染料，因此在染料废水中是重要的污染源之一，但是现有技术中关于固定化白腐真菌对活性黑染料的降解的研究报道较少。
发明内容
本发明目的针对现有技术的不足，旨在提供一种利用固定化白腐真菌菌体对活性黑染料脱色的方法，以实现固定化白腐真菌在活性黑染料降解方面更好的应用。
本发明的技术方案如下：
首先，本发明是一种利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，该方法是利用固定化一色齿毛菌Cerrena unicolor CB1进行染料的处理。在这里，本发明的一色齿毛菌(Cerrena unicolor CB1)已于2015年2月18日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(GCMCC)保藏，该单位保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC NO.5.02187。该菌种目前已是现有菌种，本领域技术人员可以自行在市场上获得该菌种。
其中，该方法包括将固定化一色齿毛菌的菌丝与海藻酸钠溶液混合后，将混合液逐滴加入到氯化钙水溶液中得到固定化一色齿毛菌菌丝球，将固定化一色齿毛菌菌丝球加入到染料发酵液完成对染料的降解。
进一步的，每获取100mL固定化一色齿毛菌菌丝球分别使用海藻酸钠4g、氯化钙4g、菌丝体10g，固定化时间为12h。
进一步的，该方法由以下步骤组成：
S1，首先将4g海藻酸钠溶于40mL蒸馏水，将4g无水氯化钙溶于50mL蒸馏水，同时于121℃高温高压灭菌30min，分别得到海藻酸钠溶液和氯化钙溶液；
S2，在PDB培养基中接入新活化的一色齿毛菌菌丝块，于28℃摇床发酵培养7d得到一色齿毛菌菌丝体；
S3，将S2步骤得到的菌丝体与S1步骤得到的海藻酸钠溶液混合，得到菌丝与海藻酸钠的混合液；
S4，用注射器吸取S3步骤得到的菌丝与海藻酸钠的混合液逐滴加入到S1 步骤得到的氯化钙溶液中，加入过程中不断摇晃至形成均匀的菌丝球；
S6，将含有菌丝球的氯化钙溶液于室温保存12h，得到固定化一色齿毛菌菌丝球；
S7，将固定化菌丝球经无菌水清洗后得到固定化产物，每100mL固定化产物平均分装到5瓶装有40mL浓度为50mg/L的染料发酵液中，于28℃，121r/min 条件下进行摇床发酵培养，以完成对染料的降解。
5、根据权利要求4所述的利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，其特征在于：所述染料发酵液配制方法为：在PDB培养基制作过程中，向培养基中加入染料，使染料终浓度为50mg/L，每100mL三角瓶中装入40mL染料发酵液。
本发明与现有技术相比的优点是：
1.采用本发明的方法可以降解活性染料、三苯甲烷类染料、等多种类型的染料，可用于不同结构类型混合染料的脱色，且脱色率较高。
2.采用本发明的方法可以节约成本，每10g菌丝体可形成100mL的固定化产物，用于200mL染料的处理，且可重复利用多次。
3.采用本发明的方法对染料的降解效果较好，染料被降解后的产物不会对水体造成二次污染。
附图说明
图1是固定化菌丝球用于活性黑染料的脱色的脱色结果示意图；
图2是固定化一色齿毛菌重复利用5次的脱色效果示意图；
图3是结晶紫、中性红、刚果红几种染料的脱色的脱色结果示意图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进一步具体描述。本发明设计的思想或同类物质的简单替代属于本发明的保护范围。下述方法中所涉及配料或材料，如无特殊说明，均为商业途径可获得。相关实验方法中如无特殊说明的均为本技术领域现有常规方法。其中的数值或数值比例，如无标注，均指质量数值或质量比例。
实施例1：
白腐真菌菌丝体的获得：在500mL三角瓶中添加200mL液体PDB培养基， 121℃高温高压灭菌30min后，接入在28℃下PDA培养基上培养7d一色齿毛菌的菌丝块10片，在每个三角瓶中装入10粒左右的玻璃珠，28℃下 150r/min培养7d后得到菌丝悬浮液，菌丝悬浮液经无菌纱布3层过滤，去除液体记得菌丝体。菌丝体经无菌水冲洗3次后用于后续试验。
固定化一色齿毛菌的条件正交试验设计：
本实施例选用4个因素(海藻酸钠加入量、氯化钙加入量、活性炭加入量、接菌量)，每个因素分3个水平。按照所选定的因素和水平利用SPSS软件设计出正交表，正交表因素和水平见表1。
表1因素水平表
利用SPSS设计的4因素3水平L9(4)3的正交表，共9组试验，见表2。按照每组试验条件进行一色齿毛菌的固定化，将固定化后所得菌丝球接种于 50mg/L活性黑染料发酵液中，28℃培养6d后在染料最大吸收波长下测定染料吸光值。进而计算染料脱色率。染料脱色率计算公式：脱色率＝(对照吸光值- 处理吸光值)/对照吸光值＊100％，正交试验所得结果见表2。
表2正交试验设计与结果
对得到的9组实验数据进行分析，得到各因素不同水平对应脱色率的均值 K1～3，由Ki值大小得到各因素的优化组合R为A3B2C1D1，即海藻酸钠为 4g/100mL，无水氯化钙4g/100mL，接菌量10g/100mL。表2中极差表示各因素对应水平最大平均值和最小均值的差值，可以代表各因素对固定化菌脱色影响程度的大小。由表可知，各个因素对固定化一色齿毛菌脱色影响顺序为B>A>C>D，即氯化钙>海藻酸钠>活性炭>接菌量。
按照最佳固定化优化组合进行一色齿毛菌的固定化，固定化菌丝球用于活性黑染料的脱色，脱色结果见图1。由图可知，固定化一色齿毛菌在脱色2d时脱色率可达到83％，在脱色6d时脱色率达到94％，高于正交试验9组组合的脱色结果。表明正交试验结果分析合理。
正交优化组合固定化一色齿毛菌所得固定化菌丝球进行活性黑染料的重复脱色。在固定化一色齿毛菌脱色活性黑染料6d后，将染料发酵液中的菌丝球经无菌水清洗3此后，全部转接到另一个新的装有50mg/L活性黑染料的三角瓶中，在28℃下培养6d后进行染料脱色率的测定，之后反复上述过程，直至固定化菌丝球重复利用5次。固定化一色齿毛菌重复利用5次的脱色效果见图2。
由固定化一色齿毛菌重复利用脱色活性黑染料的结果图2可知，随着重复利用次数的增加，染料脱色率呈逐渐下降的趋势，但重复利用5此后，染料脱色率仍高达80.29％。
以正交优化组合的固定化条件固定一色齿毛菌获得固定化菌丝体，将该菌丝体用于结晶紫、中性红、刚果红几种染料的脱色，染料浓度、脱色处理方法与培养条件与固定化一色齿毛菌脱色活性黑条件均一致。得到的脱色结果见图2。
固定化一色齿毛菌对结晶紫、刚果红、活性红、中性红的脱色结果显示对不同染料的脱色，在2d时均有脱色，随时间的延后，染料脱色率呈逐渐增加，在脱色6d以后，脱色率基本维持不变，对结晶紫，刚果红，活性红，中性红脱色能力排序为结晶紫>活性红>刚果红>中性红，脱色10d时对应脱色率分别为结晶紫98％，活性红94％，刚果红83％，中性红81％。
以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，其特征在于：该方法是利用固定化一色齿毛菌Cerrena unicolor CB1进行染料的处理。
2.根据权利要求1所述的利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，其特征在于：该方法包括将固定化一色齿毛菌的菌丝与海藻酸钠溶液混合后，将混合液逐滴加入到氯化钙水溶液中得到固定化一色齿毛菌菌丝球，将固定化一色齿毛菌菌丝球加入到染料发酵液完成对染料的降解。
3.根据权利要求2所述的利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，其特征在于：每获取100mL固定化一色齿毛菌菌丝球分别使用海藻酸钠4g、氯化钙4g、菌丝体10g，固定化时间为12h。
4.根据权利要求2或3所述的利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，其特征在于该方法由以下步骤组成：
S1，首先将4g海藻酸钠溶于40mL蒸馏水，将4g无水氯化钙溶于50mL蒸馏水，同时于121℃高温高压灭菌30min，分别得到海藻酸钠溶液和氯化钙溶液；
S2，在PDB培养基中接入新活化的一色齿毛菌菌丝块，于28℃摇床发酵培养7d得到一色齿毛菌菌丝体；
S3，将S2步骤得到的菌丝体与S1步骤得到的海藻酸钠溶液混合，得到菌丝与海藻酸钠的混合液；
S4，用注射器吸取S3步骤得到的菌丝与海藻酸钠的混合液逐滴加入到S1步骤得到的氯化钙溶液中，加入过程中不断摇晃至形成均匀的菌丝球；
S6，将含有菌丝球的氯化钙溶液于室温保存12h，得到固定化一色齿毛菌菌丝球；
S7，将固定化菌丝球经无菌水清洗后得到固定化产物，每100mL固定化产物平均分装到5瓶装有40mL浓度为50mg/L的染料发酵液中，于28℃，121r/min条件下进行摇床发酵培养，以完成对染料的降解。
5.根据权利要求4所述的利用固定化白腐菌降解活性黑染料的方法，其特征在于：所述染料发酵液配制方法为：在PDB培养基制作过程中，向培养基中加入染料，使染料终浓度为50mg/L，每100mL三角瓶中装入40mL染料发酵液。
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