厌氧生物降解氨基硝基酸氢钠的研究

厌氧生物降解氨基硝基酸氢钠的研究

磺酰胺（sdz）是一种重要的抗生素，广泛用于临床医疗、畜牧业和水产养殖。SDZ在生物体内仅有10%～50%被吸收，剩下的通过排泄方式进入环境，较难降解，广泛存在于水体、土壤和沉积物中。水体中的SDZ浓度虽然很低（ng/L～μg/L范围）生物法具有工艺简单、成本低等优点，已成为处理抗生素废水的有效方法。目前关于厌氧生物降解SDZ机制的研究较少。YuDeng等笔者研究了厌氧生物法对SDZ的降解性能，在此基础上考察SDZ初始浓度、SO1实验部分1.1模拟废水组成SDZ（纯度>98%），购于阿拉丁试剂公司，其他试剂均为分析纯。模拟废水组成：SDZ20mg/L、NaHCO厌氧反应器采用有机玻璃制作，尺寸16cm×15cm×7cm，最大容积为1.7L，实际有效容积1.1L。1.2mlss的测定污泥取自天津污水处理厂厌氧处理单元的浓缩污泥，含水率96%,MLSS为2000mg/L。将污泥和模拟废水置于厌氧反应器中，以碳酸氢钠和SDZ为碳源进行驯化，每隔3天换一次基质，经过2个月的培养SDZ降解率趋于稳定。1.3sdz降解产物的表征采用紫外分光光度计于600nm处测定其吸光度，根据OD用Q-TOF飞行时间质谱仪（美国Waters）分析SDZ降解产物。色谱条件：C2结果与讨论2.1sdz降解情况在温度为25℃、pH为6.0的条件下，考察SDZ初始质量浓度对降解率的影响，结果如图1所示。由图1可见，SDZ为5～20mg/L时12h降解率均达到90%以上；当SDZ增至50mg/L时，生物降解受到抑制，SDZ降解率为56.5%。适当的质量浓度范围内SDZ可有效降解。SDZ浓度高、降解过程中间产物的积累，可能不利于微生物生长，导致降解率下降不同初始质量浓度下（5、10、15、20mg/L),SDZ的降解过程符合零级反应动力学特征，降解速率常数分别为0.4188、0.8647、1.2788、1.7917（见表1）。随着初始质量浓度的增加，SDZ的降解速率加快。2.2SO一般情况下，SO图2中，SO2.3ph对sdz的降解效果在温度为25℃、SO由图3可见，pH在5.0～7.0时，厌氧生物对SDZ有较好的降解效果，其中pH为6.0时SDZ的降解率最高，12h内SDZ降解率为99.7%;pH为8.0时，SDZ降解率为68.0%，同时OD2.4．碳酸氢钠对降解sdz的影响在温度为25℃、pH为6.0、SO由图4可见，SDZ为唯一碳源时，12h内降解率仅为21.6%，外加碳酸氢钠后12h内SDZ降解率为99.7%，相对于对照组，SDZ降解率显著提高，说明碳酸氢钠对微生物降解SDZ有促进作用。同时，生物生长也较对照组明显加快，适应期缩短较明显。这可能是因为碳酸氢钠作为碳源被微生物利用，增强了微生物的活性，从而提高微生物对SDZ的降解性能2.5sdz的降解产物及降解途径在25℃、pH为6.0、SDZ初始质量浓度为20mg/L的实验条件下，对SDZ降解后的溶液进行Q-TOF分析，研究SDZ的降解机理，结果如图5所示。保留时间为3.527min处出现1个主峰，检测到该物质为SDZ(m/z=250），随后峰强度迅速降低，峰完全消失。保留时间为0～6min范围内产生了几个主要降解产物的峰，分析认为SDZ可能通过以下途径降解，如图6所示。(1)S—N键不稳定，易发生断裂，生成对氨基苯磺酸（m/z=174）和2-氨基嘧啶（m/z=96);2-氨基嘧啶进一步转化为2-氨基-4-羟基嘧啶（m/z=112）和2-氨基-5-羟基嘧啶（m/z=112），即2-氨基嘧啶的单羟基化产物，其中2-氨基-4-羟基嘧啶为主要中间产物通过EIS检测，还显示出3种常见特征产物离子（m/z为92、108、156），这些产物离子来源于对氨基苯磺酸部分(2)SDZ很容易释放SO(3）通过苯环氨基的酰胺化生成m/z为278的物质分析认为，SDZ主要通过第1条途径进行降解。第一步磺酰胺键发生断裂，第二步嘧啶环在C3sdz降解情况厌氧生物降解SDZ过程中最适pH为6.0，加入100mg/L碳酸氢钠作为碳源时，可提高降解效率，SDZ降解率为99.7%。SDZ降解过程符合零级反应动