一株产生物表面活性剂的苯酚降解菌的筛选及性能研究

论文摘要

苯酚和酚类化合物是存在于工业废水中的环境污染物,如煤炭、炼油厂和石油化工厂等废水。由于苯酚的毒性,有效去除这类有毒化合物对环境保护具有极其重要的现实意义。生物法作为一种经济有效、无二次污染的废水处理技术,是处理含酚废水的首要选择。但由于苯酚的疏水、有毒、难降解特性,微生物的降解性能会受到抑制。有研究表明,可通过加入某种表面活性剂来提高微生物的降解性能。表面活性剂是含有亲水基团和疏水基团的双亲分子,它对疏水性有机物有核心增溶及吸附作用,并且能促进菌体对疏水性有机物的降解;溶液中生物表面活性剂聚集体可以捕捉溶液的苯酚分子,使溶液中游离的苯酚减少,降低了苯酚对菌体的毒性,从而提高了菌株对苯酚的降解性能。外源化学合成的表面活性剂难降解,会对环境造成二次污染。生物表面活性剂因其生物降解、对环境不会造成二次污染、无毒或低毒、可生物降解的优点得到了广泛关注。故寻求一类自产生物表面活性剂的高效苯酚降解菌株是当前研究的热点。本文旨在分离筛选出产生物表面活性剂,且具有高效的苯酚降解性能的菌株。本课题从武汉石化污水处理厂的活性污泥中通过富集、驯化,分离筛选出一株产表面活性剂的苯酚高效降解菌株BPH-3,对其进行了菌种鉴定、条件优化培养;生物表面活性剂的鉴定及其理化性质的研究。得到的主要结果如下:（1）经过富集、驯化、分离纯化出一株产生物表面活性剂的苯酚高效降解菌,经过生理生化、形态及16S rDNA的鉴定,确定菌株为假单胞杆菌,命名为Pseudomonas sp.BPH-3,由中国典型培养物保藏中心保藏,保藏号为:CCTCC NO:M 2019144。（2）研究并优化了菌株Pseudomonas sp.BPH-3对降解苯酚,发现:菌株BPH-3降解苯酚的最优培养条件为pH=7、摇床转速为150r/min、培养温度为30℃、耐受盐度小于4%,此时菌株降解苯酚性能最佳,当苯酚浓度为600mg/L时,12h内的降解率高达100%。菌株BPH-3的降解动力学符合Haldane模型,其动力学方程为:（?）,最大比降解速率vm=0.7911h-1;底物半饱和常数Ks=130.3279mg/L;抑制常数Ksl=1546.054mg/L。当培养基中存在其他促进产表面活性剂的碳源时,具有协同降解效果。（3）菌株Pseudomonas sp.BPH-3产生物表面活性剂的最优培养条件为:浓度为20.0g/L花生油作碳源,浓度为1.5g/L的硝酸钠为氮源,摇床转速为175r/min,培养温度为35℃,pH=7,此时Pseudomonas sp.BPH-3生物表面活性剂的产量为567mg/L。（4）对菌株Pseudomonas sp.BPH-3所产的生物表面活性剂用红外光谱及薄层层析分析,鉴定为糖脂类表面活性剂。菌株BPH-3产生的生物表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）为150mg/L,乳化性能较好,对温度、pH、盐度均有较强的耐受性能。在培养基中加入该生物表面活性剂,对菌株Pseudomonas sp.BPH-3降解苯酚有显著地促进作用。

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摘要

Abstract

第1章文章综述

1.1 苯酚的来源

1.2 苯酚的危害

1.3 含酚废水的脱酚处理技术及研究现状

1.3.1 按酚浓度处理方法分类

1.3.2 按处理工艺原理分类

1.3.3 含酚废水处理技术发展趋势

1.4 生物表面活性剂

1.4.1 表面活性剂的定义

1.4.2 生物表面活性剂的定义

1.4.3 生物表面活性剂的分类

1.4.4 生物表面活性剂的特性

1.4.5 生物表面活性剂的生产

1.4.6 生物表面活性剂在环境工程中的应用

1.5 选题意义及研究内容

第2章产表面活性剂苯酚降解菌株的筛选及鉴定

2.1 实验材料及仪器

2.1.1 样品的来源

2.1.2 实验药品

2.1.3 主要仪器

2.1.4 实验所用培养基

2.2 实验方法

2.2.1 菌源样品的预处理

2.2.2 菌株的筛选与驯化

2.2.3 菌株的分离与纯化

2.2.4 菌株的保藏

2.2.5 菌株形态的观察

2.2.6 菌株的生理生化鉴定

2.2.7 菌株额16S rDNA鉴定

2.2.8 菌体生物量的检测

2.2.9 表面张力的检测

2.2.10 4-氨基安替比林法测定苯酚浓度

2.3 结果与分析

2.3.1 菌株的筛选与驯化

2.3.2 菌株的形态观察

2.3.3 菌株的生理生化鉴定

2.3.4 菌株PCR扩增产物测序

2.3.5 序列同源性分析

2.4 本章小结

第3章产生物表面活性剂的苯酚高效降解菌降解性能的研究

3.1 实验材料与方法

3.1.1 主要试剂

3.1.2 主要仪器

3.2 实验方法

3.2.1 苯酚含量的测定

3.2.2 菌株降解苯酚生长曲线与降解曲线的测定

3.2.3 环境条件对苯酚降解性能的影响

3.2.4 菌株降解动力学

3.2.5 外加碳源对菌株降解苯酚的影响

3.3 结果与讨论

3.3.1 Pseudomonas sp.BPH-3 降解苯酚的生长曲线

3.3.2 环境条件对苯酚降解性能的影响

3.3.3 Pseudomonas sp.BPH-3 降解动力学的研究

3.3.4 外加碳源对菌株降解苯酚的影响

3.4 本章小结

第4章产生物表面活性剂条件的优化

4.1 实验材料及设备

4.1.1 主要试剂

4.1.2 主要仪器

4.2 实验方法

4.2.1 碳源对生物表面活性剂产量的影响

4.2.2 氮源对生物表面活性剂产量的影响

4.2.3 摇床转速对生物表面活性剂产量的影响

4.2.4 温度对生物表面活性剂产量的影响

4.2.5 pH值对生物表面活性剂产量的影响

4.3 结果与讨论

4.3.1 碳源对生物表面活性剂产量的影响

4.3.2 氮源对生物表面活性剂产量的影响

4.3.3 摇床转速生物表面活性剂产量的影响

4.3.4 温度对生物表面活性剂产量的影响

4.3.5 pH值对生物表面活性剂产量的影响

4.4 本章小结

第5章生物表面活性剂的性能研究

5.1 实验材料及设备

5.1.1 主要试剂

5.1.2 主要仪器

5.2 实验方法

5.2.1 生物表面活性剂的提取方法

5.2.2 生物表面活性剂的红外光谱图

5.2.3 薄层层析法分析生物表面活性剂的类型

5.2.4 生物表面活性剂的理化性质

5.2.5 生物表面活性剂对菌株降解性能的影响

5.3 结果与讨论

5.3.1 生物表面活性剂的鉴定

5.3.2 生物表面活性剂的理化性质研究

5.3.3 生物表面活性剂对菌株降解苯酚的影响

5.4 本章小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

6.3 创新

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄慧

导师: 李文兵

关键词: 生物表面活性剂,苯酚,生物降解,优化培养,双效

来源: 武汉科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,有机化工,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 武汉科技大学

分类号: X703;X172;TQ423

总页数: 66

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