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简论降解石油降解菌降解性能、固定化与降解动力学学术

收藏本文 2024-02-26 点赞:35845 浏览:161576 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着石油污染处理技术的进展,人们越来越清楚地认识到,生物处理技术是既经济高效、又最为环保的策略。有关石油降解微生物的探讨已成为环境工作者日益重视的课题。本论文对石油污染危害、石油污染修复技术、菌株固定化技术、降解动力学探讨以及国内外相关探讨进展等方面进行了综述,着重对石油污染的微生物修复技术进行了阐述。以上海炼油厂附近长期受石油污染土壤中分离筛选得到了有石油降解效果的菌株4株,其中H-1菌株的降解效果最好,7天降解率达到20%以上。革兰氏染色结果显示H-1菌株为革兰氏阴性杆菌,利用Biolog自动浅析系统鉴定其属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。初步对H-1菌株降解石油的条件进行优化,结果表明:培养温度为37℃,石油初始浓度为1g/L, NaCl浓度为15g/L, pH值7.0时菌株对石油的降解效率达到最大。其中,温度对降解速率的影响最大,其次是初始石油浓度以及pH值,而NaCl浓度的影响最小。四种因素对H-1菌株降解效率的影响均不显著。用海藻酸钠-海藻酸钙法对实验菌株进行固定化实验。通过对固定化凝胶微球成球效果、机械强度、渗透性以及破碎率等性能的测试,初步确定了海藻酸钠浓度、菌悬液添加量以及交联时间等固定化条件的取值范围。用扫描电镜对固定化凝胶微球的微观结构进行观察,可以发现:微球表面致密,能够有效的防止菌体的泄漏,以及大分子有毒物质进入微球对菌体造成危害;微球内部为疏松的网状结构,孔隙度较为丰富,利于氧气、水分和底物的传输,且能够为所包埋的降解菌提供充分的生长空间,为其在载体内的生长繁殖提供有利条件。以石油降解率为试验指标对菌株的固定化条件进行四因素三水平正交化试验,结果显示:海藻酸钠浓度为7.0%,菌悬液添加量75%,CaCl2浓度2%,交联时间24h是为最佳固定化条件。其中,海藻酸钠浓度对降解效率的影响最大,其次是菌悬液添加量以及交联时间,CaCl2浓度对降解率几乎无影响。四种因素对固定化微球降解效率的影响均不显著。将等量的游离菌株与固定化菌株接入含原油的无机盐培养基中,每隔两天测定培养基中的残留石油浓度,并用Monod方程拟合了石油的降解速率,其结果表明:当原油浓度较低时,游离菌株与固定化菌株的降解动力学均符合生物处理经典方程Monod方程的线性简化形式。其中游离菌的降解动力学方程半饱和常数KS=85.82mg/L,最大反应速率vmax=24.09d-1,固定化菌株的降解动力学方程半饱和常数KS=52.33mg/L,最大反应速率vmax=44.05d-1。在降解动力学方程中,若方程的vmax越高、且Ks低,则表明降解底物越容易被降解。比较游离菌株与固定化菌株的降解动力学方程参数可知:固定化菌株的vmax大于游离菌株的vmax,而Ks则小于游离菌株的Ks。由此可见,固定化后菌株的降解效率远大于游离菌株。以拟合得到的参数来看,在合适条件下,石油类环境污染物能得到有效降解。关键词:石油降解菌论文生物降解论文降解率论文影响因素论文固定化论文降解动力学论文Monod方程论文

    摘要5-8

    ABSTRACT8-14

    第一章 前言14-30

    1.1 石油污染的危害及修复技术14-18

    1.1.1 石油污染的危害14-15

    1.1.2 石油污染的修复技术15-18

    1.2 微生物降解机理及影响因素18-24

    1.2.1 微生物降解机理18-22

    1.2.2 生物降解的影响因素22-24

    1.3 固定化微生物技术24-25

    1.3.1 固定化原理及策略24

    1.3.2 固定化生物技术在石油污染生物修复中的运用24-25

    1.4 降解动力学探讨25-28

    1.4.1 指数速率模型25-26

    1.4.2 双曲线速率模型26

    1.4.3 常用降解动力学模型26-28

    1.5 本论文的探讨目的、内容及作用28-30

    1.5.1 探讨目的28

    1.5.2 探讨内容28

    1.5.3 技术路线28-29

    1.5.4 探讨作用29-30

    第二章 石油降解菌的筛选与鉴定30-37

    2.1 实验材料与设备30-32

    2.1.1 菌种来源30

    2.1.2 石油30

    2.1.3 仪器与设备30-31

    2.1.4 试剂31

    2.1.5 培养基31-32

    2.2 实验策略32-33

    2.2.1 石油降解菌株的筛选32

    2.2.2 石油降解率的测定32

    2.2.3 石油降解菌株的Biolog浅析32-33

    2.3 实验结果与浅析33-36

    2.3.1 石油浓度标准曲线33-34

    2.3.2 菌株筛选结果34-35

    2.3.3 菌株生长曲线35

    2.3.4 Biolog浅析测试结果35-36

    2.4 小结36-37

    第三章 石油降解菌降解条件的优化37-45

    3.1 实验策略37-38

    3.1.1 影响石油降解性能的单因素实验37

    3.1.2 各因素对石油降解性能影响的正交试验37-38

    3.2 实验结果与浅析38-44

    3.2.1 培养时间的确定38

    3.2.2 温度对石油降解率的影响38-39

    3.2.3 培养基初始pH对石油降解率的影响39-40

    3.2.4 盐离子浓度对石油降解率的影响40

    3.2.5 石油初始浓度对石油降解率的影响40-41

    3.2.6 接种量对石油降解率的影响41-42

    3.2.7 正交试验42-44

    3.3 小结44-45

    第四章 石油降解菌株的固定化探讨45-54

    4.1 实验策略45-47

    4.1.1 固定化载体的选择45-46

    4.1.2 固定化微球的制备46

    4.1.3 影响固定化微球性能的单因素实验46-47

    4.1.4 固定化微球石油降解能力的正交试验47

    4.2 实验结果与浅析47-52

    4.2.1 海藻酸钠浓度对固定化效果的影响47-48

    4.2.2 菌悬液添加量对固定化效果的影响48-49

    4.2.3 交联时间对固定化效果的影响49

    4.2.4 固定化微球的形态及扫描电镜观察49-51

    4.2.5 正交试验51-52

    4.3 小结52-54

    第五章 石油降解菌的降解动力学探讨54-62

    5.1 实验策略54-56

    5.1.1 Monod公式54-55

    5.1.2 Monod公式的简化55-56

    5.2 实验结果与浅析56-61

    5.2.1 游离石油降解菌株的降解动力学探讨56-59

    5.2.2 固定化石油降解菌株的降解动力学探讨59-61

    5.3 小结61-62

    第六章 结论与展望62-64

    6.1 结论62-63

    6.2 展望63-64

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