偶氮染料脱色用白腐真菌

文摘

来自不同行业废水的一个主要环境问题在当前场景。纺织工业使用多种合成偶氮染料,其中anthraquinne、多环化合物和三苯甲烷和偶氮染料是最常见的优先。偶氮染料造成严重的环境问题,因为这些染料是顽固的生物降解。纺织工业排放大量的染料约10 - 200 mg / L和10 - 20%的染料以及有机和无机辅助化学品因为这些染料在织物的吸收很差。包含约5 - 10%的染料工业废水,通常排入水体。这种高度的纺织废水严重影响植物的光合作用。它也有一个对水生生物的影响由于低渗透和耗氧量。所以,这纺织废水排放之前必须治疗。物理或化学方法是昂贵的,环境和能源消耗,低有效生成二级污泥。因此生物降解最可取的纺织染料降解环保,不产生二次污泥和成本有效的方法。 Fungi especially white rot fungi (WRF), produces Proxidases (Lignin peroxidase, LiP and Manganese peroxidase, MnP) and Phenol oxidase (Laccase) can be used for bioremediation of Azo dyes. In this article, decolorization and biodegradation of Azo dyes, abilities of WRF are reviewed.

关键字

偶氮;Anthraquinne;生物降解;木质素过氧化物酶;锰过氧化物酶

介绍

由于快速的工业化和城市化的工业废水进入水体造成了严重环境污染。释放的大量的废水从纺织工业废水是水污染的主要问题之一1]。纺织工业释放大量的有色废水的水体周围没有任何适当的治疗造成严重的环境污染。染料用于修改chacterstics不同的衬底,如面料,颜色,皮革。天然染料一般用于在19世纪之前是来自动物和蔬菜。然而天然染料取而代之的是合成染料在20世纪初(图1)。在所有染料用于纺织行业的彩色化,偶氮染料是最可要求的。偶氮类化合物是异型生物质,含有芳香族化合物和非常顽固的生物降解(2)的超过900000吨染料染料总量的60 - 70%。合成偶氮染料可能转化为有毒,顽固的和致癌产品在厌氧条件下的存在−−N = N键(3]。

偶氮染料对环境的影响

染料和颜料的全球消费接近7×105吨/年,只有在纺织工业消耗全世界生产的大约三分之二。据估计,在纺织行业约80%的偶氮染料染色工艺使用的偶氮染料应用10 - 15%不带绑定纤维所以排入水体。合成偶氮染料释放有色废水含有有毒物质和有害化学物质,导致严重的水污染问题通过增加在化学需氧量(COD),生化需氧量(BOD)和改变水的pH值。彩色浪费纺织行业造成严重影响水生生态环境平衡结果损失由于低渗透的光和氧气消耗。它还不均衡organicinorganic环境的化学成分和生物的情感内容出现在水。当染料与水混合,光穿透效率下降在水和完整的生态系统会受到影响。有毒化合物的偶氮染料混合水体和进一步进入鱼类和其他水生动物被人类引起高血压,零星的障碍,抽筋等与长期效果。由于容易吸入或其准备溶液化在水里,偶氮染料引起皮肤快速吸收的导致过敏反应的风险,癌症,眼睛刺激性等。。

偶氮染料是合成有机化合物的特点是存在一个或多个偶氮(N = N -)债券与一个或多个芳香系统。生物方法越来越关注这些染料的脱色。因为它是有效的,具体的,更少的能源密集型,环保,成本效益、环境良性和产生更少的二次污泥7]。它导致部分或完整的生物转化污染物稳定无毒的化合物。白腐真菌具有降解能力是有效的顽固的化合物如染料、外源性物质和木质素由于细胞外酶的分泌8]。三个主要类别的指定木质素酶氧化酵素(嘴唇),依赖锰氧化物酶(基于)和漆酶发挥重要作用的真菌降解木质素。这些细胞外酶特异性和降解多种复杂的芳香染料(9]。

偶氮染料的化学性质

染料溶于水溶液和生产的颜色是由于发色团的组织出现在它的化学结构。这些颜色的染料用于纺织、纸张、皮革或食品行业。偶氮染料是高度溶于水。它的特点是存在一个或多个偶氮组(N = N -),通常在一个或四个的数量,与苯和萘基自由基,这是通常替换一些官能团的组合包括:氨基(- NH2)、氯(cl)、羟基(-哦),甲基(ch3)硝基(no2)、磺酸和钠盐(-SO3Na)。Monoazo染料含有一个氮氮键(- N = N -);同样,重氮染料包含两个- N = N -债券,triazo染料含有3 - N = N -债券,和polyazo染料含有超过3 N = N债券。链接的存在N = N,减少的可能性,孤电子对在氮原子,很容易沦为肼和初级胺,功能良好的氧化剂(10]。

类型的偶氮染料

在纺织工业合成染料、碱性染料、偶氮染料、硫化染料、氧化染料、蒽醌染料,染料吖啶用于着色剂(11]。取决于应用特点的过程中偶氮染料酸性染料,直接染料、活性染料、分散染料或其他人。酸性染料由阴离子组;这些都是水溶性的,低分子量和磺酸盐组。这些染料的主要应用是染色的蛋白质,这是动物毛纤维(羊毛、丝)、合成纤维(尼龙)。因为使用的术语酸染色过程发生在弱酸性溶液pH值(2 - 6)。在纤维阳离子组:动物蛋白纤维和尼龙纤维附件与染料阴离子组负责。染色的染料后释放到水体(表1)[12]。

表1。类型的染料

直接染料用于彩色棉花、纸张、皮革、丝绸和尼龙。直接染料也由磺酸盐组负责溶解度。染色的过程通常是在中性或微碱性染料浴。洗很容易和快速。活性染料是所谓的,因为他们是由活性组与纤维素的-哦组或反应- nh2和sh组蛋白纤维通过共价键。分散染料不含酸性或碱性组附件这是水不溶性。他们终于地面混合分散代理。染色率是影响粒子的大小和选择分散剂。

偶氮染料的不同矿化影响因素

氧气供应中起着非常重要的作用完全矿化偶氮染料。有两种常见的生物降解偶氮染料的步骤:第一步是厌氧裂解重氮债券芳香胺的偶氮染料释放,第二步通常发生耗氧芳香胺发生退化。第一步通常发生在厌氧条件,但它可以进行一些有氧细菌通过生产azoreductase分裂偶氮组在分子氧的存在。在有氧条件下,真菌降解偶氮染料也被描述,主要由木质素降解真菌主要是白腐真菌(图2和图3)[13]。

疏水性和亲水性影响生物利用度的两个主要因素。极性物质,如磺化偶氮染料不能通过质膜。实际上只有还原酶的生物系统(分裂偶氮键)是细胞外最有效的偶氮染料的矿化。疏水偶氮染料可以通过质膜,可以退化在细胞质中。但降解微生物表明高活动在水相的疏水性染料的可用性很低。一些真菌(例如,栓菌属癣,Phanerochaete chrysosporium, Geotricum candidum Bjercandera adusta,青霉菌sp,平菇,Pycnoporus cynnabarinus, Pyricularia oryzae)是由胞外酶能够降解偶氮染料生产:lignindegrading真菌能够使脱色几种甚至复杂的分子的磺化和nonsulfonated偶氮染料,主要是由合成同功酶如木质素氧化酵素(唇),锰氧化物酶(MnP)和漆酶(13,14]。在侧耳属sajor-caju在固体培养基上的培养,观察溶性偶氮染料降解,即使不完全,而不溶性偶氮染料菌丝体生长(期间没有退化15]。

吸附的染料在生物减少生物量是必要的。染料吸附在生物发生,直到它达到饱和;染料吸收的数量与生物量的数量成正比。染料的初始吸附真菌生物降解在文化紧随其后Irpex lacteus, Phanerochaete chrysosporium,栓菌属多色的毛癣菌属和石(16- - - - - -18]。

偶氮染料及其退化的组件是有毒的生物系统。从而实现完全矿化偶氮染料它确保浓度过程开始之前应在适宜的范围内。

偶氮染料脱色白腐真菌的能力

通常通过限制碳和氮源木质素分解酶的表达,白腐真菌可以增加。这些酶是细胞外,通常形成次生代谢[期间13]。也观察到的降解率变化与不同的染料发生了变化。木质素分解酶生产Irpex lacteus生产数量的增加锰过氧化物酶(MnP)添加高浓度锰和染料偶氮染料。在低浓度的锰没有MnP的提高产量。这表明木质素分解酶是诱导的表达19]。

采集矿物活性染料高pH值宽容是很重要的,因为这些染料在碱性条件下的脱色。木质素过氧化物酶的表达(唇)从木质素分解真菌似乎更高的最佳pH值范围(4.5 - 5)13]。真菌在现场应用程序之前的偶氮染料的脱色,pH值和温度的影响应该检查在体外降解的速率。一般的微生物种群的脱色率与最佳细胞生长的温度和pH值,增加脱色成正比的增加温度在最佳温度范围内(20.- - - - - -25]。

从染料工业废水释放包括高盐浓度高达15 - 20%。大多数微生物不能生物降解偶氮染料在这些条件下,因为他们不能容忍高盐浓度。达到脱色的偶氮染料在高盐浓度,选择数据或halotolerant微生物是一种选择。这些微生物能降解偶氮染料即使在高盐浓度(表2)(26]。

表2。选择白腐真菌及其胞外酶能够使脱色偶氮染料

纺织染料是顽固的,可以在环境中存在很长一段时间,因为高照片、热稳定性。这些染料的主要环境问题是他们的吸收和反射的阳光进入水中。由于这个原因,水生植物和藻类的光合活动失去了影响食物链(73年]。

许多染料及其分解产品有致癌、致突变的和/或有毒的生活(表3)。的存在很少量的染料在水中非常明显,严重影响水体的质量和透明度,如湖泊、河流和其他人,导致对水生环境的破坏。偶氮染料有毒性作用,特别是致癌和致突变的。他们进入人体摄入和代谢的肠道微生物造成DNA损伤。

表3。的例子,一些常用的偶氮染料在纺织工业和有害的影响

结论

偶氮染料降解取决于他们不同的木质素分解酶,主要在应对白腐真菌漆酶。WRF降解多种有机化合物,包括聚合物如木质素,氯代酚类、二恶英、氯苯胺和染料,取决于他们的不具体的行动和伟大的氧化能力。白腐真菌能承受大多数有机污染物的毒性水平(82年]。因此,他们的应用程序在一些生物技术领域和污染物的生物修复无疑会在未来是很重要的。

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