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天然高分子改性异喹啉季铵盐对SRB杀菌性能及机理的研究

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

天然高分子改性异喹啉季铵盐对SRB杀菌性能及机理的研究

油田废水中含有多种微生物,其中以硫酸盐还原菌SRB危害为主,因油田废水的水质条件适合于SRB的生长,从而导致其迅速繁殖,形成大量生物粘泥,附着在管道及设备的内壁上,造成管道及设备的腐蚀穿孔。另外,SRB的代谢产物FeS沉淀的产生会堵塞地层,造成注水量的下降,直接影响原油产量的提高。目前,普遍采用投加杀菌剂1227来抑制SRB的生长繁殖,但由于杀菌剂1227长期使用,许多油田的SRB对其产生了抗药性,致使水处理费用大大提高。因此,开发新型高效杀菌剂有着十分重要的意义。

天然高分子物质F691为华南地区特产植物胶粉,近年来被广泛用于研制絮凝、缓蚀剂,并取得了一定的进展,而关于杀菌性能及机理的研究报道较少。故本文以天然高分子F691为原料,进行化学改性,制取含氮杂环季铵盐的多功能水处理剂FIQ-C,重点研究FIQ-C对模拟油田废水的杀菌功效,并对其杀菌机理进行探讨。

1 实验部分

1.1 主要试剂

十二烷基二甲苄基氯化铵1227(市售);天然高分子改性异喹啉季铵盐FIQ-C(自制,使用时配制成0.5%)。

1.2 油田废水水质

根据油田废水的主要成分,配制实验用模拟含油废水,废水含:NaCl30000mg/L;MgCl2

·6H2O1000mg/L;NaSO4·10H2O1000mg/L;CaCl21000mg/L;NaHCO31000mg/L;高岭土200mg/L;有机污泥100mg/L;重柴油100mg/L;PH值7.2;SRB105个/mL

1.3杀菌实验

采用美国石油工程协会(AOIRP)推荐的绝迹稀释法,进行细菌含量的测试,并将稀释后的测试瓶放在30℃培养箱内恒温培养,根据稀释倍数,两周后读取SRB的数值。

1.4 杀菌率的计算

杀菌率=(起始菌数—存活菌数)/起始菌数×100%

2 结果与讨论

2.1 药剂用量对杀菌率的影响

在烧杯中分别加入500ml的含油废水,在搅拌条件下先加入2mg/l的PAC,然后再分别加入一定量的FIQ-C,进行混凝沉降,静置60min后,用绝迹稀释法分别测定原油田废水、上清液及泥的含菌量,以此求得杀菌率,同时在相同条件下与1227杀菌率进行对比。

药剂FIQ-C对细菌SRB的吸附和杀菌作用都比较强。当PAC投加量为2mg/L,FIQ-C为5mg/L时,处理后的上清液杀菌率达99.9%,而加相同量的1227杀菌剂,其杀菌率仅为90%。

2.2 药剂的杀菌作用与接触时间的关系

在含菌模拟油田废水中,加入2mg/LPAC和5mg/LFIQ-C,进行絮凝沉降。以絮凝净化实验结束时间为起始时间,用绝迹稀释法测定废水中的存活细菌浓度,与空白值对照得出杀菌率。

当药剂FIQ-C与废水接触时间30min后,对SRB的杀灭率为94%;当接触时间为60min时,杀菌率高达99.5%以上,故选取灭菌时间为60min,即可达到99.5%以上的杀菌率。

2.3 油田废水的PH值对杀菌率的影响

在30℃不同PH值的油田废水中,分别加入2mg/LPAC和5mg/L FIQ-C絮凝、沉降60min后,

检测细菌量,得出杀菌率。药剂FIQ-C在碱性条件下表现出较强的杀菌效果,随着废水PH值的降低,药剂的杀菌率也降低。这可能与细菌菌体蛋白质的等电点约在PH=2-5之间有关,当水体呈碱性时,细菌蛋白质的主要成分氨基酸以COO-形式存在,易同阳离子型季铵盐FIQ-C作用,从而有利于杀菌。

2.4 药剂FIQ-C1227协同杀菌作用

实验测定了FIQ-C1227复配使用时的杀菌作用效果,药剂总的投加量所述一致,但FIQ-C1227的用量均为总量的一半,时间60min,水温30℃。可知,当FIQ-C1227复配使用时,虽然两者的用量均减半,但与同一总量下单独使用FIQ-C相比,杀菌率有所提高,说明两种药剂具有良好的协同杀菌作用。

2.5 药剂反应时间与富集的关系

药剂FIQ-C可以将绝大部分SRB富集于底泥中,药剂中杀死SRB最直接的基团是季铵基,它们的含量与反应时间有关。实验测定了季铵基的含量与反应时间的关系。当反应时间从5min增加到25min后,上清液中季铵基含量从80%下降到20%以下,底泥中季铵基含量从20%上升到70%,由于底泥富集绝大部分的SRB,因此底泥中季铵基含量的提高对杀菌率的提高有明显的促进作用。

2.6 杀菌机理初探

天然高分子改性异喹啉季铵盐多功能水处理剂FIQ-C之所以能抑制SRB(@的生长,是因为阳离子型药剂可强烈吸附在带负电荷的细菌菌体表面,阻碍细菌对外界的正常离子交换和物质交换,破坏控制细胞渗透性的原生质膜,使细菌死亡。同时药剂中的小分子能穿过细菌体的细胞膜、细胞核,破坏细菌的遗传系统,从而杀死细菌。另外,药剂中的不同基团可渗入菌体细胞膜的类脂层和蛋白质层,从而改变菌体细胞膜的渗透性,使细胞内物质外渗,致使细菌死亡。

3 结论

3.1SRB 天然高分子改性异喹啉季铵盐多功能水处理剂FIQ-CSRB具有较强的杀菌能力,在相同条件下,其杀菌性能比1227好。在菌量为105个/ml时,投加5mg/L FIQ-C菌率即可达到99.9%以上。

3.2 药剂FIQ-C1227复配使用可提高杀菌率,证明药剂FIQ-C1227具有协同杀菌效应。

3.3 药剂FIQ-C有絮凝、杀菌等多种功效,且最佳絮凝投药量与最低有效杀菌量相容,具有低剂量效应(FIQ-C能另文讨论)一次投药就能达到絮凝和杀菌双重目的,因而能提高药剂的利用率和油田生产的经济效益。

3.4 药剂FIQ-C有效地富集细菌于底泥中,并随着搅拌时间的延长,杀菌有效组分季铵基也逐渐富集于底泥中,使杀菌率得到提高。

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