丝瓜瓤固定白腐菌降解2，4-二氯酚的研究

论文摘要

氯酚类化合物（CPs）被广泛用作木材防腐剂、防锈剂、杀菌剂和除草剂等,是毒性很高的物质,被美国EPA列入优先控制污染物的黑名单。氯酚类化合物的大量使用,使得大量的CPs污染物进入了环境,给自然环境造成很大的危害。含氯酚类废水的治理也受到越来越多的重视。微生物固定化技术因无二次污染、降解高效性和经济实用等优点而备受关注。可选择合适的载体来固定对CPs有降解作用的菌体,构成一种高效、快速、能连续处理的废水处理系统,可以有效地减少二次污染,处理含氯酚废水时效果良好,且已表现出了巨大的潜力,成为近年来国内外学者研究的热点。本研究采用新型生物载体丝瓜瓤作为固定载体,固定白腐菌中的一种黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）,控制条件使其在丝瓜瓤上生长,研究中发现其生长速度快,菌丝与载体结合紧密,单位面积菌体数量多。用此固定菌来降解废水中的2,4-二氯酚,探讨了两种固定化方法的可行性,绘制了固定化细胞和游离态细胞的生长曲线,研究了胞外酶和吸附在对2,4-二氯酚的去除中的作用,探讨了pH、温度、摇床转速、初始2,4-二氯酚对2,4-二氯酚降解的影响,并进行了固定化细胞流化床的研究,考察了不同水力停留时间（稀释率）和气体流量对处理效果的影响,并进行了动力学分析。结果表明,通过细胞培养过程中同时加入载体,使菌体附着在载体上生长方式实现了黄孢原毛平革菌的固定化,最大生物固定量为0.791g细胞/ g丝瓜瓤;固定化细胞生长速率和生长量均优于悬浮生长;含有胞外酶的培养基对2,4-二氯酚没有明显的降解作用;固定化细胞的最佳降解条件为温度35℃,pH为6,摇床转速为125/min。对于低浓度2,4-二氯酚,固定化细胞和游离细胞的降解速度相当;对于高浓度2,4-二氯酚,固定化细胞具有明显优势,不仅可以耐受更高浓度的2,4-二氯酚,其降解速率也高于游离细胞,最大降解速率是13.95mg/（L·d）,是游离细胞的2倍。不同的水力停留时间（稀释率）和气体流量对固定化细胞流化床反应器连续处理2,4-二氯酚的降解效率有很大影响,固定化细胞对2,4-二氯酚降解过程遵循Monod方程,最大反应速率为7.002mg/（L·h）,饱和常数为26.045 mg/L。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 氯代酚类化合物的来源、在环境中的行为及其毒性
• 1.1.1 氯代酚类化合物的来源及其用途
• 1.1.2 氯酚类化合物的危害
• 1.2 微生物对氯代芳香化合物的降解机制
• 1.3 固定化细胞技术及其应用的研究与进展
• 1.3.1 微生物固定化的环境特征
• 1.3.2 微生物固定化的主要影响因素
• 1.3.3 细胞固定化方法的选择
• 1.3.4 固定化载体的选择
• 1.3.5 固定化菌种来源
• 1.4 利用固定化细胞对氯酚类有机物的研究
• 1.4.1 具有降解氯酚类化合物能力的微生物
• 1.4.2 固定化细胞技术在氯代酚化合物处理中的应用
• 1.4.3 固定化细胞的传质和动力学研究
• 1.5 本课题的研究目的和主要内容
• 第2章 菌种降解2,4-DCP 能力的测定和菌种的吸附固定化
• 2.1 前言
• 2.1.1 真菌的细胞壁结构
• 2.1.2 白腐菌介绍
• 2.1.3 不同培养方式对产酶的影响
• 2.2 实验材料及设备
• 2.2.1 菌种来源
• 2.2.2 主要试剂
• 2.2.3 实验仪器
• 2.2.4 相关溶液
• 2.2.5 培养基
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 固定化载体预处理
• 2.3.2 接种用抱子悬液的制备
• 2.3.3 菌种的液体培养方法
• 2.3.4 酶活力的测定
• 2.3.5 菌体干重的测量
• 2.3.6 菌体的固定化培养
• 2.3.7 胞外酶在去除2,4-DCP 中的作用研究
• 2.3.8 分析方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 2,4-DCP 对细胞生长的影响
• 2.4.2 胞外酶在降解中的作用
• 2.4.3 固定化操作方法的比较
• 2.4.4 固定化菌种在载体中的生长情况
• 2.4.5 半连续流实验固定化细胞去除2,4-DCP 的活力变化
• 2.5 小结
• 第3章 固定化细胞降解2,4-DCP 的性能研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 菌种来源
• 3.1.2 固定化细胞的制备
• 3.1.3 降解实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 pH 对细胞降解2,4-DCP 的影响
• 3.2.2 温度对细胞降解2,4-DCP 的影响
• 3.2.3 摇床转速对细胞降解2,4-DCP 的影响
• 3.2.4 游离态细胞对底物的降解
• 3.2.5 2,4-DCP 浓度对固定化白腐菌降解2,4-DCP 的影响
• 3.2.6 固定化细胞的重复使用
• 3.3 小结
• 第4章 固定化黄孢原毛平革菌在流化床反应器中降解2,4-DCP 的研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 生物流化床的简介及特点
• 4.1.2 生物流化床的载体及工作原理
• 4.1.3 生物流化床的研究现状
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 2,4-DCP 模拟废水
• 4.2.3 固定化微生物的制备
• 4.2.4 固定化微生物的驯化
• 4.2.5 分析方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 固定化微生物在流化床内降解2,4-DCP 的研究
• 4.3.2 水力停留时间（HRT）对流化床运行效果的影响
• 4.3.3 气体流量对流化床运行效果的影响
• 4.3.4 动力学分析
• 4.4 小结
• 结论
• 有待进一步深入和完善的工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文