潘碌亭，肖錦
（華南理工大學造紙與環境工程學院，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）對硫酸鹽還原菌（SRB）的殺滅性能。考察了各種因素對殺菌性能的影響，比較了藥劑FIQ-C與1227的殺菌能力，探討了FIQ—C的殺菌機理。結果表明，藥劑FIQ-C對模擬油田廢水中SRB有良好的殺滅性能，當FIQ-C投加量為5mg／L時，殺菌率可達99.9％以上。
　　關鍵詞：循環冷卻水；水處理；異喹啉季銨鹽；硫酸鹽還原茵；殺菌劑
　　中圖分類號：TQ455.4
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：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，因油田廢水的水質條件適合于SRB的生長，從而導致其迅速繁殖，形成大量生物粘泥，附著在管道及設備的內壁上，造成管道及設備的腐蝕穿孔。另外，SRB的代謝產物FeS沉淀的產生會堵塞地層，造成注水量的下降，直接影響原油產量的提高^[1]。目前，普遍采用投加殺菌劑1227來抑制SRB的生長繁殖，但由于殺菌劑1227長期使用，許多油田的SRB對其產生了抗藥性，致使水處理費用大大提高。因此，開發新型高效殺菌劑有著十分重要的意義。
　　天然高分子物質F₆₉₁為華南地區特產植物膠粉，近年來被廣泛用于研制絮凝、緩蝕劑，并取得了一定的進展^[2-4]，而關于殺菌性能及機理的研究報道較少。故本文以天然高分子F₆₉₁為原料，進行化學改性，制取含氮雜環季銨鹽的多功能水處理劑FIQ-C，重點研究FIQ-C對模擬油田廢水的殺菌功效，并對其殺菌機理進行探討。

1 實驗部分

1.1 主要試劑
　　十二烷基二甲節基氯化按1227（市售）；天然高分子改性異步琳季按鹽FIQ-C（自制，使用時配制成0.5％）。
1.2 油田廢水水質
　　根據油田廢水的主要成分，配制實驗用模擬含油廢水，廢水含：NaCl30000mg／L；MgCl2·6H2O1000mg／L；Na2SO4·10H2O1000mg／L；CaCl21000mg／L；NaHCO31000mg／L；高嶺土200mg／L；有機污泥100mg/L；重柴油100mg／L；PH值7.2；SRB105個／mL。
1.3 殺菌實驗
　　采用美國石油工程協會（AOIRP38）推薦的絕跡稀釋法，進行細菌含量的測試，并將稀釋后的測試瓶放在30℃培養箱內恒溫培養，根據稀釋倍數，兩周后讀取SRB的數值。
1.4 殺菌率的計算
　　殺菌率=（起始菌數-存活菌數）／起始菌數×100%

2 結果與討論

2.1 劑用量對殺菌率的影響
　　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，進行混凝沉降，靜置60min后，用絕跡稀釋法分別測定原油田廢水、上清液及泥的含菌量，以此求得殺菌率，同時在相同條件下與1227殺菌率進行對比，結果如圖1、圖2所示。

　

　　從圖1和圖2可知，藥劑FIQ-C對細菌SRB的吸附和殺菌作用都比較強。當PAC投加量為2mg/L，FIQ-C為5mg/L時，處理后的上清液殺菌率達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間的關系
　　在含菌模擬油田廢水中，加入2mg／L PAC和5mg／LFIQ-C，進行絮凝沉降。以絮凝凈化實驗結束時間為起始時間，用絕跡稀釋法測定廢水中的存活細菌濃度，與空白值對照得出殺菌率，結果如圖3所示。

　　由圖3可以看出，當藥劑FIQ-C與廢水接觸時間30min后，對SRB的殺滅率為94％；當接觸時間為60min時，殺菌率高達99.5％以上，故選取滅菌時間為60min，即可達到99.5％以上的殺菌率。
2.3 油田廢水的pH值對殺菌率的影響
　　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，檢測細菌量，得出殺菌率，結果見圖4。 由圖4可知，藥劑FIQ-C在堿性條件下表現出較強的殺菌效果，隨著廢水pH值的降低，藥劑的殺菌率也降低。這可能與細菌菌體蛋白質的等電點約在PH=2-5之間有關，當水體呈堿性時，細菌蛋白質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協同殺菌作用
　　實驗測定了FIQ-C與1227復配使用時的殺菌作用效果，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，時間60min, 水溫30℃。結果見圖5。

　　由圖5可知，當FIQ-C與1227復配使用時，雖然兩者的用量均減半，但與同一總量下單獨使用FIQ-C相比，殺菌率有所提高，說明兩種藥劑具有良好的協同殺菌作用。
2.5 藥劑反應時間與富集的關系
　　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，它們的含量與反應時間有關。實驗測定了季按基的含量與反應時間的關系，結果見圖6。
　　由圖6可以看出，當反應時間從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殺菌率的提高有明顯的促進作用。
2.6 殺菌機理初探
　　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，是因為陽離子型藥劑可強烈吸附在帶負電荷的細菌茵體表面，阻礙細菌對外界的正常離子交換和物質交換，破壞控制細胞滲透性的原生質膜，使細菌死亡。同時藥劑中的小分子能穿過細菌體的細胞膜、細胞核，破壞細菌的遺傳系統，從而殺死細菌[5]。另外，藥劑中的不同基團可滲入菌體細胞膜的類脂層和蛋白質層，從而改變菌體細胞膜的滲透性，使細胞內物質外滲，致使細菌死亡。

3 結論

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SRB具有較強的殺菌能力，在相同條件下，其殺菌性能比1227好。在菌量為105個／mL時，投加5mg／L FIQ-C殺菌率即可達到99.9%。以上。
3.2 藥劑FQ-C與1227復配使用可提高殺菌率，證明藥劑FIQ-C與1227具有協同殺菌效應。
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(FIQ-C性能另文討論)。一次投藥就能達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的經濟效益。
3.4 藥劑FIQ-C能有效地富集細菌于底泥中，并隨著攪拌時間的延長，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：

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

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　　作者簡介：潘碌亭（1965），男，講師，現為華南理工大學環境系博士研究生，發表論文30余篇。
　　收稿日期：2000-10-11