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刚果红的应用及其废水处理

发布日期:2019/2/28 9:51:59

背景及概述[1][2]

染料被广泛应用于纺织、造纸、塑料加工以及食品等行业,在印染行业中,每加工1吨纺织品需要消耗100-200吨水,其中80%-90%最终将成为废水,这些废水中所含有的有机染料将随着废水的排放进入地下水系统,给水中生物及人类生活带来巨大的破坏。因此,染料废水的治理工作受到了人们的广泛关注。刚果红是一种典型的双偶氮染料,它具有2个不饱和结构的发色基团(偶氮基),还有4个助色基团(氨基和磺酸钠基),其属于难降解有机物。目前,国内外对刚果红染料废水的处理方法可分为三大类:物理法、化学法和生物法。其中物理法和化学法对有机物的去除率较低,运行成本高,占地面大,且容易对环境造成二次污染。

应用[3]

刚果红是染料诊断剂,可用于诊断淀粉样病变及其他肾功能病变。

刚果红法测定谷物β-葡聚糖含量。

燕麦、大麦等谷物中含有丰富的β-葡聚糖。β-葡聚糖是由吡喃型葡萄糖单元通过β-(1-3)和β-(1-4)糖苷键连接而成的线型多糖,是谷物中主要的水溶性膳食纤维,具有重要的生理功能。β-葡聚糖可促进脂肪代谢,降低血清中胆固醇水平,调节葡萄糖代谢,对糖尿病有明显的抑制和预防作用。另外,β-葡聚糖在结肠发酵可以产生较高比例的短链脂肪酸,能促进结肠粘膜上皮细胞的增殖,促进益生菌增殖,预防结肠癌。

刚果红是一种双偶氮染料,在水溶液中的最大吸收波长在497 nm附近。水溶液中的刚果红可与谷物β-葡聚糖形成复合物,复合物的最大吸收波长与刚果红相比发生红移。复合物与刚果红的吸收光谱在550 nm处有最大的吸光度差值,且吸光度差值与β-葡聚糖浓度在一定范围内呈线性关系,基于这一原理可建立刚果红比色法定量测定谷物中β-葡聚糖的含量。

废水处理[1]

一种刚果红染料废水的处理方法,它包括对白腐菌孢子液的制备:从保存菌株编号为CGMCC NO:5.776的白腐菌的斜面上挑取单一菌落,划线法接种到固体培养基上,所述的固体培养基中各组分用量占固体培养基质量用量的百分比分别为:马铃薯葡萄糖琼脂 4.2%;KH2PO4 0.5%;MgSO4·7H20 0.35%,温度30℃,培养120h后,白腐菌孢子菌丝布满固体培养基表面,向固体培养基表面的白腐菌孢子菌丝上加入1mL无菌水,以推棒法刮下孢子粉,经4层擦镜纸滤去菌丝体,得到的乳白色孢子悬浮液,即为白腐菌孢子液,温度4℃冰箱保存备用,其特征是,还包括以下步骤:

1)硅藻土的改性处理。将质量100~150g硅藻土过200目筛,然后向其中加入摩尔浓度为5~6mol/L的盐酸溶液完全浸泡,在60~80℃恒温下处理70~90min,并不断搅拌;之后抽滤,对硅藻土用蒸馏水进行多次洗涤,直至滤液pH值呈中性为止;将滤后的硅藻土在温度105℃烘干,取出置于干燥器中备用;称取质量120~140g结晶氯化铝,加入浓度为10~15%的氢氧化钠溶液中,使结晶氯化铝与氢氧化钠最终摩尔比为2:1,搅拌使之均匀,静置15~24h,称取干燥器中备用的硅藻土60~80g加入溶液中,搅拌使之混合均匀,过滤之后在温度105℃烘干,取出再置于温度250~600℃马弗炉中烘烤2h,取出得到改性硅藻土;

2)改性硅藻土对菌株编号为CGMCC NO:5.776的白腐菌的固定化。

将步骤(1)得到的质量5~9g改性硅藻土在温度121℃高压蒸汽灭菌20min,然后真空干燥;干燥后的改性硅藻土加入到110~130mL的白腐菌液体限制性培养基中,所述的白腐菌液体限制性培养基中各组分用量分别为:KH2PO4 2.75 g/L;MgSO4·7H2O 0.33 g/L;MnSO4 0.41 mg/L;无水FeSO4 0.1 g/L;NaCl 1.5 mg/L;NH4NO3 2.4 g/L;CaCl2 0.15 g/L;葡萄糖20 g/L;VB1 8.0 mg/L;pH=6.0~7.0;灭菌后再加入12~15mL白腐菌孢子液;于温度30℃,120rpm摇床上培养48h,静置30~60min,滤出颗粒物,反复用生理盐水洗涤三次、脱除未牢固吸附的白腐菌后,得到固定化白腐菌的改性硅藻土;

3)固定化菌株编号为CGMCC NO:5.776白腐菌的改性硅藻土对刚果红染料废水的处理。

将步骤(2)得到的3~5g固定化白腐菌的改性硅藻土,加入到50mL刚果红染料废水中,上述刚果红染料废水的制备过程如下:称取20~40mg刚果红,溶于上述步骤(3)所述的1L白腐菌液体限制性培养基中,得到刚果红染料废水;于温度28℃,在气浴恒温摇床上以120rpm处理120h,每隔24h测定染料废水的色度,120h后,弃掉处理后的染料废水,保留固定化菌,再加入50mL配制的相同浓度的染料废水,处理条件同上,每隔24h测定染料废水的色度,以120h为一循环,如此重复5次,实现对刚果红染料废水的处理。

主要参考资料

[1] CN201310193034.2 一种刚果红染料废水的处理方法

[2] CN201610179010.5 一种刚果红染料吸附剂、制备和利用其处理刚果红染料废水的方法

[3] CN201410647032.0 一种刚果红法测定谷物β-葡聚糖含量的方法