近年來，部分水解性聚丙烯酰胺(PAM)在油田 采油生產中己得到大規模應用.聚合物驅油開始於 20世紀50年代末，一般采用水溶性高分子的聚丙 烯酰胺(PAM)通過注水井注入地下，提高原油采收 率.但隨著聚合物驅溶液的注入，使采出水中含有聚 合物而粘度高，水中油滴及固體懸浮物的乳化穩定 性強，進而導致油、水分離和含油汙水處理的難度加 大;而且利用水驅常規汙水處理工藝處理含聚汙水 難以達到回注原地層的水質要求，所以需要大量低 礦化度的清水用來配製聚合物驅溶液，從而也使原 注水■汙水係統平衡被破壞.過去，一般認為聚丙烯 酰胺對微生物具有毒性，有關聚丙烯酰胺的生物降 解研究在國內外僅有少量的文獻報道1 K 4].

1材料與方法聚丙烯酰胺生物降解研究

1. 1實驗材料

本實驗所采用大慶油田聚合物驅采油用聚丙烯 酰胺，分子量在20000 000以上.實驗廢水為人工配 製廢水，主要成分 CaCl2: 0. 109g，NaCl: 0. 070g， Na2S〇4: 0. 072g，蒸餾水1 000mL，凡未加說明者均

為人工配製廢水.

1. 2濁度法檢測聚丙烯酰胺濃度

氯酸鈉發生化學反應生產不溶性的氯酸鈉，使溶液 變得渾濁.在一定條件下，其濁度值與聚丙烯酰胺濃 度成比例，具有線性關係.它可由分光光度計或濁度 計測定.

(2)實驗儀器及試劑755B型分光光度計，聚 丙烯酰胺，次氯酸鈉，醋酸，蒸餾水.

(3)實驗方法將一定濃度的適量聚丙烯酰胺 樣品移入100mL帶塞三角瓶中，然後按照實驗要求 的藥劑配比，加入濃度為5mol/L的醋酸溶液，輕輕 搖勻.靜止1~ 2min後按照配比加入質量濃度為 1. 31%的次氯酸鈉溶液並搖勻.待沉澱反應完成後， 溶液渾濁，用755B型分光光度計在波長為470nm， 2cm比色皿中測其吸光度.實驗采用的聚丙烯酰胺 溶液濃度在150~ 300mg/L之間.當配比為1: 2 2 時，呈直線關係的聚丙烯酰胺濃度範圍為20~ 400mg/L，因此使用藥物配比1: 2: 2.

標準曲線如圖1所示.

1.3錳過氧化物酶活性測定方法

錳過氧化物MnP活性的測定，試劑A:琥珀酸

收稿日期：200+12~19;修訂日期：2005^03~28

基金項目：中國科學院知識倉撕工程項目（KSCX2~SW-114)

^1、實驗原理聚丙烯酰胺在酸性溶液中與次shing*通訊聯係人，“咖dp@cib.ac.cnp://wwxnkUet

作者簡介：韓昌福（1978〜），男，碩士研究生，主要研究方向為廢水生 物處理.

納 60mmol/L,乳酸納 60mmol/L,酉分紅 0. 12 mmol/L, MnSO4 0■ 12mmol/L,明膠 3.6mg/mL, pH= 4. 5;試劑 B: 6mmol/L H2O2 溶液.3mL 反應液 包含2. 5mL試劑A、0. 5mL發酵液或稀釋液、50UL

72h後檢測出水中聚丙烯酰胺的濃度，聚丙烯酰胺生物降解研究，數據連續采 集8次以上.

2結果與討論 

試劑B,於30°C反應2min後加入5mol/L的NaOH 2. 1葡萄糖加入量對降解效果的影響

100UL,終止反應，測610nm波長下的吸光度變化.在實驗中，采用3個平行實驗，分別加入葡萄糖

一個酶活單位(U)定義為每min氧化酚紅1Umol產的量為0, 2, 5g/ L.從圖2可以得出，葡萄糖的加入

物所需的酶量.酚紅的摩爾吸光係數8= 4460量對降解效果的影響沒有在降解效率上得到反映. 

 

Fig. 2 Effect of glucose amount on degradation of PAM

2.2 pH對降解效果的影響

在實驗中，進行了 4個平行實驗•分別調溶液 pH為4, 5, 6, 7•結果表明，在pH= 6時菌種的降解 能力最佳(圖3).

L/ ( mol* cm).

 

裳

 

取樣號

圖3 pH對PAM降解的影響

Fig. 3 Effect of pH on degradation of PAM

1.4降解菌的活化與馴化

基礎培養基：葡萄糖2g/L;酒石酸銨0. 2g/L; 苯甲醇 0.54g/L; MgSO4 0.71g/L; KH2PO4 2.56 g/L;VB1 0.001 g/L;鄰苯二甲酸緩衝液 10mmol/L; 微量元素液70mL;調pH= 6〜6. 5.

微量兀素液：胺基乙酸0. 6g/L; MnSO4* H2O 0. 5g/L; NaCl 1g/L; CaCl • 2H2O 1.56g/L; CuSO4.5H2O 0.1g/L; AlK(SO4)2. 12H2O 0.01 g/L; HBO3 0.01g/L; Na2MoO4.2H2O0.01g/L•培 養條件:35°C 150r/min搖床培養.菌種來源:實驗室 保存黃孢原毛平革菌菌種.

(1)菌種的活化及功能馴化將黃孢原毛平革 菌接入50mL三角瓶中，加入20mL基礎培養基， 10mL 100mg/L水溶性聚丙烯酰胺(PAM), 35°C恒 溫搖床上振蕩培養•每24h倒出10mL上層清液，然 後加入10mL 100mg/L PAM液•實驗持續7d之後， 將適量菌液轉移到250mL三角瓶中（含50mL基礎 培養基，150mL 100mg/L PAM 液).3d 後，每 24h 倒出上層清液50mL,換入新100mg/ L PAM液 50mL•此過程持續時間為21d.

(2)降解實驗降解培養基（g/L):酒石酸銨 0■ 2,苯甲醇0. 54, MgSO4 0. 71, KH2PO4 2. 56, VB1 0■ 001,微量元素液70mL,調pH= 6〜6. 5.

降解實驗采用序批式方式•在250mL三角瓶中 加入200mg/L PAM 150mL,按照2: 100的體積比

2. 3 Mn2+對降解效果的影響

接種到200mg/L的PAM溶液中•恒溫35 培養物酶具有關鍵作用的論瞧。

在微生物生長培養階段,Mn2+對微生物沒有明 顯的促進作用•在後續生物降解階段,在添加Mn2+ 濃度為0. 017 5g/ L時微生物降解能力具有相對的 優勢，而未添加Mn2+和添加0.0350g/L Mn2+的平 行實驗組的生物降解能力卻相對較低（圖4),究其 原因為Mn2+可以促進微生物產生催化PAM降解 的生物酶，產酶的量和Mn2+有著一定的量的關 係[5].Mn2+濃度在0.017 5g/L時，微生物產酶活性 達到了一個相對較高的水平，而在添加了濃度為 0. 035 0g/L的實驗組產酶能力相反有所下降，可能 是Mn2+在這個濃度已經抑製了 PAM降解酶的生 產•這和有關文獻[5]指出Mn2+對微生物產過氧化

 

圖4 Mn2+濃度對PAM降解的影響 Fig. 4 Effect of M n2+ concentration on degradation of PAM

2.4氮對降解效果的影響

在氮的濃度為0. 2g/L的時候，出現相對較高 的生物降解率並且穩定在45%左右（圖5).究其原 因是在限氮的條件下，菌體產生了可以催化降解聚 丙烯酰胺的生物酶.在氮濃度為0. 2g/L時,聚丙烯酰胺生物降解研究，酶的相 對產量較高.在氮的濃度相對較高（0.3g/L)時，氮 已經對菌體不構成限製或構成不完全限製,特種催

化酶的產量已經相對下降,表現為降解率的下降.

 

圖5氮濃度對PAM降解的影響

Fig. 5 Effect of N concentration on degradation of PAM

2.5降解時間對降解效果的影響

在未添加菌體的空白實驗中，PAM的濃度幾乎 沒有發生變化.從圖6可以看出，在降解實驗中，經 過72h停留時間之後，微生物降解PAM基本達到 平衡.平均降解效率在50%左右.

 

Fig. 6 Effect of degradation time on degradation of PAM

的溶液中，PAM對微生物產生的生物抗性較低，因 此微生物隻需要分泌相對較少量催化酶即可降解 PAM以滿足細菌代謝需要.當溶液中PAM的濃度 升高的時候,PAM的生物抗性因子得以加強，微生 物釋放少量的催化酶已經無法滿足細胞代謝的需 要，因此，作為一個反饋，生物酶的活性得以加強.

 

3結論

(1)在限氮條件（NH+ = 0.2g/L)下，菌體產生 了可以催化降解聚丙烯酰胺的生物酶，聚丙烯酰胺生物降解研究，並且，酶的相 對產量較高.

(2)Mn2+可以促進微生物產生催化PAM降解 的生物酶，產酶的量和Mn2+有著一定的量的關係. Mn2+= 0.017 5g/L時，微生物產酶活性達到了一 個相對較高的水平.

(3)作為一種穩定的高分子聚合材料，聚丙烯酰 胺有著極強的生物抗性，即使是已經被降解為小分 子的聚丙烯酰胺依然有著這一特征，聚丙烯酰胺的 生物降解率達到50%.