"万能溶剂"DMF废水生物处理研究进展

DMF是N，N-二甲基甲酰胺的简称，是一种透明、几乎无色的液体，具有很强的极性，可以与水、醚、醇、酯、酮、不饱和烃和芳烃等互溶性，因此被称为“万能溶剂”。DMF在医药、农药和工业领域中有着广泛的应用。在医药领域，它用于合成强力霉素、磺胺嘧啶等药物；在农药领域，用于合成杀虫脒；而在石油化工中，它被用作气体吸收剂，用于气体的分离和精制。然而，在DMF的生产和使用过程中也会产生DMF废水，这种废水毒性很高，难以降解，对环境造成了极大的危害。因此，如何减少DMF废水对环境的影响是非常重要的。

目前，处理DMF废水的方法主要有物理法、化学法和生物法。与物理法（如萃取和吸附）以及化学法（如Fenton氧化和光催化氧化）相比，生物处理法具有环境友好、条件温和、节约资源、分解产物无毒无害、物质可以循环再利用等优点。因此，笔者对国内外DMF废水的生物处理研究进展进行了总结，包括国内外高效降解DMF的菌种、降解代谢研究进展以及DMF生物处理工艺的研究进展，并对其未来发展前景进行了展望。

高效降解菌在生物处理DMF中扮演着重要角色，因此，国内外进行了一系列关于DMF降解菌的研究。

具有降解DMF能力的细菌主要分为副球菌属、产碱杆菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属和苍白杆菌属几个大类。其中，副球菌属为短杆状革兰氏阴性菌，进行有氧呼吸代谢，对DMF和嘧啶类物质有良好的处理效果。产碱杆菌属为多革兰氏阴性菌，专性好氧或严格好氧代谢呼吸，当氧气存在时，以氧为电子最终受体；缺乏氧气时，使用硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体。芽孢杆菌属为革兰氏阳性菌，具有荚膜，需要严格需氧或兼性厌氧，具有特殊的抵抗能力。苍白杆菌属为革兰氏阴性菌，专性好氧，对不利条件具有特殊抵抗力，可降解100 mg/L的间苯氧基苯甲醛。通过比较细胞脂肪酸成分、水解脂肪酸成分和DNA序列，可区分不同的DMF降解细菌。表1按时间顺序总结了不同DMF降解细菌的最适pH、温度、对DMF的耐受性和去除效果。

尽管有很多能够降解二甲基甲酰胺（DMF）的细菌属，但是副球菌属被认为是其中降解效果最好的。S. Swaroop等研究发现Paracoccus sp. strain DMF在利用DMF进行生长时会短暂积累二甲基胺和甲基胺，最终把它们转化成氨气和二氧化碳从而降解DMF。S. Sanjeevkumar等研究则发现，通过生物强化可以改变土著微生物对DMF的处理效果。用SD1菌与土著菌按体积比3∶1混合后，DMF的降解率可以提高20%，这可降低实际工程应用的经济成本，并提高DMF降解菌的利用效率。大多数DMF降解菌适宜在温度30℃、pH=7.0的条件下生长。
目前来看，DMF分解菌对于＜1000 mg/L DMF的处理表现相对较理想。考虑到DMF的高毒性，当DMF浓度达到分解菌的最大可承受浓度时，分解效果将急剧降低。因此，在未来的实际应用中，应该严格控制DMF废水的外部条件，提升分解菌的活性，最大限度地发挥其分解潜能。