聚丙烯酰胺的微生物降解處理污水
更新時間：2015-08-13 07:12
來源：水博網(wǎng)
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微生物的來源
。1）從環(huán)境中分離獲得。油田的地表、地下水源和土壤中通常含有大量有機質(zhì)，微生物會大量繁殖，分離后可獲得適應(yīng)性較強的微生物，這是獲取微生物較為簡易的一種手段。何新等從油田采出液中分離出一種高適應(yīng)性降解菌，該菌能夠降解原油中的烴類來獲取生長所需碳源。
（2）通過人工培養(yǎng)篩選后馴化獲得。在許多高溫、高礦化度及化學(xué)驅(qū)油田中，油井產(chǎn)出污水的溫度及鹽濃度較高，且可能含有大量殘存化學(xué)處理劑，而多數(shù)情況下直接分離得到的微生物并不具備抗高溫、高鹽及抗化學(xué)藥劑特性。因此，以特定油田的產(chǎn)出污水為培養(yǎng)基，采用人工培養(yǎng)篩選技術(shù)及微生物馴化技術(shù)，培養(yǎng)篩選出能適應(yīng)高溫高鹽等苛刻污水條件，同時又對聚丙烯酰胺有高降解性能的微生物。
。3）通過基因工程獲得。將分散于多種微生物中的能產(chǎn)生聚丙烯酰胺降解生物酶的各種基因，通過基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)入一種微生物體內(nèi)，使此種微生物同時產(chǎn)生多種聚丙烯酰胺降解生物酶。這是今后獲得高性能微生物的有效手段。
聚丙烯酰胺的微生物降解機理
據(jù)報道，對驅(qū)油用聚丙烯酰胺有生物降解作用的微生物（主要是細(xì)菌）有硫酸鹽還原菌、腐生菌、產(chǎn)堿假單胞菌、梭狀芽孢桿菌等，其作用過程和機理為：微生物剛處于含聚丙烯酰胺的環(huán)境中時需經(jīng)歷一個適應(yīng)過程，即微生物體內(nèi)控制產(chǎn)生聚丙烯酰胺生物降解酶的基因選擇性激活過程；當(dāng)微生物逐漸適應(yīng)此生存環(huán)境后，為獲得生存所需的碳或氮源，基因控制產(chǎn)生可降解聚丙烯酰胺的生物酶。由于驅(qū)油用聚丙烯酰胺為陰離子型，而微生物體通常也帶部分負(fù)電，因此微生物難以直接作用于聚丙烯酰胺分子鏈上的—COO-，而是以作用于不帶電的—CONH2為主。在非蛋白質(zhì)類還原性物質(zhì)和胞外其他物質(zhì)的參與下，微生物釋放的脫氨酶使分子鏈的C—N鍵斷開，解離出NH2-，剩下的—CO+與OH-結(jié)合生成—COOH。另外在氧存在下，微生物釋放的單加氧酶可使聚丙烯酰胺主鏈末端的—CH3逐漸斷開，被其他微生物酶分解。在多種微生物酶、還原性物質(zhì)、胞外物質(zhì)及氧的參與下，聚丙烯酰胺大分子鏈被逐步氧化分解成短鏈小分子，最終被分解成CH4、CO2、H2O等，而解離出來的NH2-和分解出的小分子有機物則作為氮源和碳源被某些微生物利用。
在微生物降解過程中，在多種微生物酶和胞外物質(zhì)的聯(lián)合作用下，聚丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)被破壞，大分子鏈裂解成小分子鏈，又進(jìn)一步分解成微生物的營養(yǎng)源，結(jié)果使聚丙烯酰胺溶液的黏度下降；此外在微生物作用下，聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺基被分解氧化成羧基，故聚丙烯酰胺溶液體系的酸性增加，酰胺基數(shù)量下降。
聚丙烯酰胺微生物降解的評價方法
由1.2可知，微生物作用后聚丙烯酰胺溶液體系的黏度降低，酸性增加，酰胺基數(shù)量下降，羧基數(shù)量增加。故理論上凡是可以測定上述參數(shù)變化的方法均可作為微生物降解聚丙烯酰胺的評價方法，黏度法就是常用的簡易方法之一。但在實際操作過程中，聚丙烯酰胺溶液黏度降低只能反映出聚丙烯酰胺長鏈的旋轉(zhuǎn)半徑縮短，而且溶液pH降低也會導(dǎo)致聚丙烯酰胺黏度相應(yīng)降低，故不能確切說明是長鏈發(fā)生了斷裂；而溶液pH的變化也只能從宏觀上粗略反映溶液中酸基數(shù)量增加，間接反映酰胺基被氧化后羧基數(shù)量增多。所以，黏度和pH均不能反映微觀條件下聚丙烯酰胺大分子結(jié)構(gòu)的變化。
筆者認(rèn)為，利用酰胺基（如淀粉-碘化鎘光度法）和聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量的變化（如凝膠滲透色譜法、光散射法），以及分子鏈結(jié)構(gòu)的變化（如掃描電鏡法、核磁共振法等）共同分析聚丙烯酰胺的降解程度較為準(zhǔn)確。
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