潘碌亭，肖錦
（華南理工大學(xué)造紙與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 廣州510641）

　　摘　要：采用絕跡稀釋法研究了天然高分子改性異喹淋季銨鹽（FIQ-C）對(duì)硫酸鹽還原菌（SRB）的殺滅性能?？疾炝烁鞣N因素對(duì)殺菌性能的影響，比較了藥劑FIQ-C與1227的殺菌能力，探討了FIQ—C的殺菌機(jī)理。結(jié)果表明，藥劑FIQ-C對(duì)模擬油田廢水中SRB有良好的殺滅性能，當(dāng)FIQ-C投加量為5mg／L時(shí)，殺菌率可達(dá)99.9％以上。
　　關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；水處理；異喹啉季銨鹽；硫酸鹽還原茵；殺菌劑
　　中圖分類號(hào)：TQ455.4
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009-2455（2001）02-0020-03

　A Study of Bactericidal Effect of Natural Polymeric Modified Isoquinoline Quaternary
Ammonium Salt on Sulfate Reducing Bacteria (SRB) and Mechanism
PAN In -- ting, XlAO Jin
(College of Paper and Environmental Engineering, South China University of Technology, Guang Zhou 5l0641, China)

　　Abstract: The bactericidal effect of natural polymeric modified isoquinoline quaternary ammonium salt(FlQ-C) on ficiency reducing bacteria (SRB) was studied using the vanishing-dilution method. Factors affecting the bactericidal efficiency were investigated, the bectericidal ability of FlQ-- C was compared with that of 1227, and the bactericidal mechanism of FlQ-C was approached. The result shows that FlQ-C has a good bactericidal effect on the SRb in simulated oil field waste water and that when the addition Of FlQ-C is 5 mg/L, the bactericidal rate may be 99.9% or higher.
　　Key words: circulating cooing water; water treatment; isoquinoline quaternary ammonium salt (FlQ-C); suifate reducing bacteria(SRB); bactericides

　　油田廢水中含有多種微生物，其中以硫酸鹽還原菌SRB危害為主，因油田廢水的水質(zhì)條件適合于SRB的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致其迅速繁殖，形成大量生物粘泥，附著在管道及設(shè)備的內(nèi)壁上，造成管道及設(shè)備的腐蝕穿孔。另外，SRB的代謝產(chǎn)物FeS沉淀的產(chǎn)生會(huì)堵塞地層，造成注水量的下降，直接影響原油產(chǎn)量的提高^[1]。目前，普遍采用投加殺菌劑1227來抑制SRB的生長(zhǎng)繁殖，但由于殺菌劑1227長(zhǎng)期使用，許多油田的SRB對(duì)其產(chǎn)生了抗藥性，致使水處理費(fèi)用大大提高。因此，開發(fā)新型高效殺菌劑有著十分重要的意義。
　　天然高分子物質(zhì)F₆₉₁為華南地區(qū)特產(chǎn)植物膠粉，近年來被廣泛用于研制絮凝、緩蝕劑，并取得了一定的進(jìn)展^[2-4]，而關(guān)于殺菌性能及機(jī)理的研究報(bào)道較少。故本文以天然高分子F₆₉₁為原料，進(jìn)行化學(xué)改性，制取含氮雜環(huán)季銨鹽的多功能水處理劑FIQ-C，重點(diǎn)研究FIQ-C對(duì)模擬油田廢水的殺菌功效，并對(duì)其殺菌機(jī)理進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑
　　十二烷基二甲節(jié)基氯化按1227（市售）；天然高分子改性異步琳季按鹽FIQ-C（自制，使用時(shí)配制成0.5％）。
1.2 油田廢水水質(zhì)
　　根據(jù)油田廢水的主要成分，配制實(shí)驗(yàn)用模擬含油廢水，廢水含：NaCl30000mg／L；MgCl2·6H2O1000mg／L；Na2SO4·10H2O1000mg／L；CaCl21000mg／L；NaHCO31000mg／L；高嶺土200mg／L；有機(jī)污泥100mg/L；重柴油100mg／L；PH值7.2；SRB105個(gè)／mL。
1.3 殺菌實(shí)驗(yàn)
　　采用美國(guó)石油工程協(xié)會(huì)（AOIRP38）推薦的絕跡稀釋法，進(jìn)行細(xì)菌含量的測(cè)試，并將稀釋后的測(cè)試瓶放在30℃培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)，根據(jù)稀釋倍數(shù)，兩周后讀取SRB的數(shù)值。
1.4 殺菌率的計(jì)算
　　殺菌率=（起始菌數(shù)-存活菌數(shù)）／起始菌數(shù)×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 劑用量對(duì)殺菌率的影響
　　在燒杯中分別加入500mL的含油廢水，在攪拌條件下先加入2mg／L的PAC，然后再分別加入一定量的FIQ-C，進(jìn)行混凝沉降，靜置60min后，用絕跡稀釋法分別測(cè)定原油田廢水、上清液及泥的含菌量，以此求得殺菌率，同時(shí)在相同條件下與1227殺菌率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖1、圖2所示。

　

　　從圖1和圖2可知，藥劑FIQ-C對(duì)細(xì)菌SRB的吸附和殺菌作用都比較強(qiáng)。當(dāng)PAC投加量為2mg/L，F(xiàn)IQ-C為5mg/L時(shí)，處理后的上清液殺菌率達(dá)99.9％，而加相同量的1227殺菌劑，其殺菌率僅為90％。
2.2 藥劑的殺菌作用與接觸時(shí)間的關(guān)系
　　在含菌模擬油田廢水中，加入2mg／L PAC和5mg／LFIQ-C，進(jìn)行絮凝沉降。以絮凝凈化實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間為起始時(shí)間，用絕跡稀釋法測(cè)定廢水中的存活細(xì)菌濃度，與空白值對(duì)照得出殺菌率，結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3可以看出，當(dāng)藥劑FIQ-C與廢水接觸時(shí)間30min后，對(duì)SRB的殺滅率為94％；當(dāng)接觸時(shí)間為60min時(shí)，殺菌率高達(dá)99.5％以上，故選取滅菌時(shí)間為60min，即可達(dá)到99.5％以上的殺菌率。
2.3 油田廢水的pH值對(duì)殺菌率的影響
　　在30℃不同pH值的油田廢水中，分別加入2mg／LPAC和5mg／LFIQ-C，絮凝、沉降60min后，檢測(cè)細(xì)菌量，得出殺菌率，結(jié)果見圖4。 由圖4可知，藥劑FIQ-C在堿性條件下表現(xiàn)出較強(qiáng)的殺菌效果，隨著廢水pH值的降低，藥劑的殺菌率也降低。這可能與細(xì)菌菌體蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)約在PH=2-5之間有關(guān)，當(dāng)水體呈堿性時(shí)，細(xì)菌蛋白質(zhì)的主要成分氨基酸以COO-形式存在，易同陽離子型季銨鹽FIQ-C作用，從而有利于殺菌。
2.4 藥劑FIQ-C與1227協(xié)同殺菌作用
　　實(shí)驗(yàn)測(cè)定了FIQ-C與1227復(fù)配使用時(shí)的殺菌作用效果，藥劑總的投加量與圖2所述一致，但FIQ-C與1227的用量均為總量的一半，時(shí)間60min, 水溫30℃。結(jié)果見圖5。

　　由圖5可知，當(dāng)FIQ-C與1227復(fù)配使用時(shí)，雖然兩者的用量均減半，但與同一總量下單獨(dú)使用FIQ-C相比，殺菌率有所提高，說明兩種藥劑具有良好的協(xié)同殺菌作用。
2.5 藥劑反應(yīng)時(shí)間與富集的關(guān)系
　　藥劑FIQ-C可以將絕大部分SRB富集于底泥中，藥劑中殺死SRB最直接的基因是季鉸基，它們的含量與反應(yīng)時(shí)間有關(guān)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了季按基的含量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，結(jié)果見圖6。
　　由圖6可以看出，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間從5min增加到25min后，上清液中季銨基含量從80％下降到20％以下，底泥中季按基含量從20％上升到70％，由于底泥富集絕大部分的SRB，因此底泥中季按基含量的提高對(duì)殺菌率的提高有明顯的促進(jìn)作用。
2.6 殺菌機(jī)理初探
　　天然高分子改性異喹啉季銨鹽多功能水處理劑FIQ-C，之所以能抑制SRB的生長(zhǎng)，是因?yàn)殛栯x子型藥劑可強(qiáng)烈吸附在帶負(fù)電荷的細(xì)菌茵體表面，阻礙細(xì)菌對(duì)外界的正常離子交換和物質(zhì)交換，破壞控制細(xì)胞滲透性的原生質(zhì)膜，使細(xì)菌死亡。同時(shí)藥劑中的小分子能穿過細(xì)菌體的細(xì)胞膜、細(xì)胞核，破壞細(xì)菌的遺傳系統(tǒng)，從而殺死細(xì)菌[5]。另外，藥劑中的不同基團(tuán)可滲入菌體細(xì)胞膜的類脂層和蛋白質(zhì)層，從而改變菌體細(xì)胞膜的滲透性，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外滲，致使細(xì)菌死亡。

3 結(jié)論

3.1 天然高分子改性異喹淋季銨鹽多功能水處理劑FIQ-C對(duì)SRB具有較強(qiáng)的殺菌能力，在相同條件下，其殺菌性能比1227好。在菌量為105個(gè)／mL時(shí)，投加5mg／L FIQ-C殺菌率即可達(dá)到99.9%。以上。
3.2 藥劑FQ-C與1227復(fù)配使用可提高殺菌率，證明藥劑FIQ-C與1227具有協(xié)同殺菌效應(yīng)。
3.3 藥劑FIQ-C具有絮凝、殺菌等多種功效，且最佳絮凝投藥量與最低有效殺菌量相容，具有低劑量效應(yīng)(FIQ-C性能另文討論)。一次投藥就能達(dá)到絮凝和殺菌雙重目的，因而能提高藥劑的利用率和油田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
3.4 藥劑FIQ-C能有效地富集細(xì)菌于底泥中，并隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，殺菌有效組分季銨基也逐漸富集于底泥中，使殺菌率得到提高。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] 夏明珠，馬家驤.硫酸鹽還原菌對(duì)金屬的腐蝕作用及其防治[J].腐蝕與防護(hù)，1994，15（4）；191-192.
　　[2]邱學(xué)青，楊東杰，肖錦.絮換-緩蝕-阻垢劑GMT-A緩蝕、阻垢機(jī)理[J].水處理技術(shù)，1995，21（3）：179-182.
　　[3]尹華，肖錦.絮凝——緩蝕劑CMT-A2的應(yīng)用性能研究[J].工業(yè)水處理，1994，14（2）：12-15.
　　[4]尹華，彭輝，肖錦.含氮雜環(huán)水處理劑FNQ-C 緩蝕性能研究[J].工業(yè)水處理，1999，19（6）：20-22.
　　[5] 依霍其森.生化毒理學(xué)導(dǎo)論[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，1983.345—346.

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　　作者簡(jiǎn)介：潘碌亭（1965），男，講師，現(xiàn)為華南理工大學(xué)環(huán)境系博士研究生，發(fā)表論文30余篇。
　　收稿日期：2000-10-11