嗜盐菌Halomonas sp.H17降解苯酚的条件优化及糖类对其降酚特性的影响

嗜盐菌Halomonas sp.H17降解苯酚的条件优化及糖类对其降酚特性的影响

论文摘要

苯酚是一种高毒性污染物,广泛存在于石油、炼焦、化工等工业废水中。目前含酚废水的处理方法有很多,生物法以其经济、高效、无二次污染等特点而被广泛应用,但是含酚废水中存在的大量盐分增加了生物法降解苯酚的难度。因此研究嗜盐苯酚降解菌能够在高盐环境中有效降解苯酚具有重要意义。本研究以嗜盐高效苯酚降解菌株盐单胞菌Halomonas sp.H17为研究对象,运用响应面法优化菌株H17对苯酚的降解条件,并通过外加不同糖类(葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、乳糖)探究其对该菌株生长及苯酚降解效果的影响,得出如下结果和结论:(1)为了提高菌株H17的苯酚降解率,试验通过Box-Benhnken实验设计及响应面分析,确定其降解苯酚的最优条件为pH8.0、葡萄糖浓度0.82 g/L、温度30℃,在此条件下,菌株H17在60 h对苯酚降解率最高可达73.92%。(2)在苯酚降解的最优条件下,通过对菌株H17降解苯酚的动力学研究,发现该菌株对苯酚具有较强的耐受性,其苯酚降解动力学模型符合Halane模型,动力学参数为:μmax=0.35 h-1,Ks=165.92 mg/L,Ki=460.13 mg/L。(3)葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乳糖类的存在均可以提高菌株H17的生物量和苯酚降解能力,随着糖类浓度的升高,菌株H17的生物量逐渐增大,苯酚降解率呈升高后降低的趋势。其中,在分别含有2.0 g/L葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乳糖时,菌株H17的生物量达到最大,分别为2.31、1.66、1.72和1.29;在分别添加0.8 g/L葡萄糖、阿拉伯糖、乳糖和0.4g/L木糖时,菌株H17在60 h对苯酚的降解率达到最大,分别为73.18%、58.37%、49.04%和60.35%。(4)糖类的种类和浓度会影响菌株H17的生长和苯酚降解的瞬时速率。同种碳源,随着浓度的升高,该菌株的瞬时生长速率和瞬时苯酚降解速率均呈先升高后降低的趋势。当添加1.2 g/L葡萄糖时,在1824 h菌株H17瞬时苯酚降解速率可达到最大6.89 mg/(L?h);当添加1.6 g/L木糖时,在1824 h菌株H17的瞬时苯酚降解速率可达到最大5.88 mg/(L?h);当分别添加0.8 g/L阿拉伯糖和乳糖时,在2430 h菌株H17的瞬时苯酚降解速率可达到最大,分别为4.58mg/(L?h)和5.19 mg/(L?h)。(5)糖类的种类和浓度会影响菌株H17的生长和苯酚降解的平均速率。随着糖类浓度的升高,菌株H17在60 h内的平均生长速率逐渐升高,平均苯酚降解速率呈升高后降低的趋势。当分别添加2.0 g/L的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和乳糖,菌株H17的平均生长速率均达到最大值,分别为11.57 mg-DCW/h、8.23mg-DCW/h、8.21mg-DCW/h和6.46 mg-DCW/h;在分别添加0.8 g/L葡萄糖、阿拉伯糖、乳糖和0.4g/L木糖时,菌株H17对苯酚降解率达到最大,分别为2.39mg/(L?h)、2.01 mg/(L?h)、1.65 mg/(L?h)和2.03 mg/(L?h)。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 一、引言
  •   1.1 高盐含酚废水的危害及其处理方法
  •     1.1.1 高盐含酚废水的危害
  •     1.1.2 高盐含酚废水的处理方法
  •   1.2 嗜盐高效降酚菌的研究现状
  •   1.3 响应曲面法优化降酚条件
  •   1.4 糖类对微生物降解苯酚能力的影响
  •   1.5 研究意义、目的及内容
  •     1.5.1 课题来源
  •     1.5.2 研究意义
  •     1.5.3 研究目的和内容
  •     1.5.4 技术路线
  • 二、试验材料与方法
  •   2.1 试验材料
  •     2.1.1 菌株来源
  •     2.1.2 培养基
  •     2.1.3 试验药品与仪器
  •   2.2 试验方法
  •     2.2.1 生物量的测定
  •     2.2.2 苯酚浓度的测定
  •     2.2.3 菌体质量浓度
  •     2.2.4 还原糖的测定
  •     2.2.5 氨氮的测定
  • 三、嗜盐菌H17响应面优化其降酚条件及动力学研究
  •   3.1 嗜盐菌H17 降解苯酚的条件优化
  •     3.1.1 嗜盐菌H17 降解苯酚的影响因素
  •     3.1.2 响应面法对嗜盐菌H17 降酚条件的优化
  •     3.1.3 验证实验
  •   3.2 嗜盐菌H17 降解苯酚的动力学研究
  •   3.3 本章小结
  • 四、糖类对嗜盐菌H17降酚特性的影响研究
  •   4.1 不同糖类对嗜盐菌H17 降酚特性随时间的变化
  •     4.1.1 糖类对嗜盐菌H17 生物量的影响
  •     4.1.2 糖类对嗜盐菌H17 降解苯酚的影响
  •     4.1.3 嗜盐菌H17 在降酚过程中对糖类的利用情况
  •     4.1.4 降酚过程培养基中氨氮的剩余
  •   4.2 不同糖类对嗜盐菌H17 生长及苯酚降解瞬时速率的影响
  •     4.2.1 葡萄糖对嗜盐菌H17 生长及苯酚降解瞬时速率的影响
  •     4.2.2 木糖对嗜盐菌H17 生长及苯酚降解瞬时速率的影响
  •     4.2.3 阿拉伯糖对嗜盐菌H17 生长及苯酚降解瞬时速率的影响
  •     4.2.4 乳糖对嗜盐菌H17 生长及苯酚降解瞬时速率的影响
  •   4.3 不同糖类对嗜盐菌H17 生长及苯酚降解平均速率的影响
  •   4.4 本章小结
  • 五、结论与展望
  •   5.1 主要结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 硕士期间发表论文
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 赵娜娜

    导师: 许继飞

    关键词: 嗜盐菌,苯酚,碳源,响应面法

    来源: 内蒙古大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 内蒙古大学

    基金: 内蒙古自然科学基金项目“巴丹吉林沙漠盐碱湖泊古菌适应机制及其嗜盐菌素功能基因高效筛选的研究(2016MS0305)”

    分类号: X703;X172

    总页数: 56

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