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E.Cloacae W产絮凝剂的制备与絮凝特性研究

作　者: 钱宝钢
导　师: 黄力群
学　校: 湘潭大学
专　业: 环境工程
关键词: 微生物絮凝剂分离筛选阴沟肠杆菌絮凝特性絮凝机理
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

微生物絮凝剂由于具有高效无毒、无二次污染的优势而备受关注。然而,目前所研究和开发的微生物絮凝剂大多因为产率低、生产成本高、生产周期长、运输和储存成本高、不易保存易变质等原因而无法应用于工业化生产。筛选高效絮凝剂产生菌,研究开发出高产率、高活性、低成本、易储存的微生物絮凝剂成为当前研究者的主要目标。本论文以受重金属污染地为菌种筛选来源并进行菌种紫外诱变,筛选出一株易于培养、所产絮凝剂絮凝活性高的微生物,并对其进行鉴定、优化发酵条件,深入分析所产微生物絮凝剂的化学组分和理化性质,研究该絮凝剂的絮凝特性及絮凝机理。论文得出以下几点主要结论:（1）以工业区排污渠底泥和城市生活污水处理厂的二沉池污泥为菌种来源,通过常规分离方法,并进行紫外诱变、初筛和复筛,获得3株所产絮凝剂絮凝活性为91%以上的菌株,经初步生理生化试验鉴定分别为肠杆菌、枯草芽孢杆菌和气单胞菌;其中分离自霞湾港入江口底泥并经紫外诱变的肠杆菌（Enterobacter sp.）不仅产絮凝剂的周期短,且絮凝剂产量最高、絮凝活性最佳,经16S rDNA鉴定其为阴沟肠杆菌的变种,拉丁名称:Enterobacter cloacae subsp. Cloacae.WAB1878,简记为E.cloacae W。（2）E.cloacae W产絮凝剂的最佳培养基条件为:以葡萄糖和蔗糖为复合碳源,硫酸铵与尿素为复合氮源,碳氮比32:1,添加CaCl₂和K₂HPO₄可以促进絮凝剂的产量和絮凝活性;最佳发酵条件为:初始pH 7.0⁸.0,发酵时间72 h,温度30±1℃,摇床转速120 r/min,接种量5%⁷%（v/v）。在最佳发酵条件下,E.cloacae W产絮凝剂产量达4.82 g/l,所产絮凝剂MBFE-61絮凝活性达98.5%。（3）微生物絮凝剂MBFE-61糖呈色反应和蛋白质呈色反应结果说明,絮凝剂MBFE-61是一类含己糖但不含酮糖和还原糖,含有脯氨酸或羟脯氨酸但不含芳香族氨基酸的糖蛋白质或糖与多肽的化合物;其多糖含量占絮凝剂总重的80.74%,蛋白质或多肽占17%,絮凝剂MBFE-61的相对分子量为1.79×10⁵。紫外图谱和红外图谱分析结果表明,絮凝剂MBFE-61中含有戊糖苷或戊酸基、羟基、羧基、伯酰胺基和吡喃糖苷键等活性基团或化学键。MBFE-61在80℃时絮凝效率依然可以保持在93%以上,具有较好的热稳定性。（4）碱提取是MBFE-61的最佳粗提取方法,用絮凝剂MBFE-61处理含镉离子模拟废水的最佳条件为:Cd²⁺浓度10 mg/L、MBFE-61投加量20 mg/L、pH=8.0、120 r/min快速搅拌30 s、40 r/min慢速搅拌3 min;在此条件下,浊度去除率和Cd²⁺去除率分别达98.3%和98.9%。MBFE-61对株洲市霞湾港入江口废水中各种金属离子的去除率大小顺序为Cd²⁺> Fe³⁺> Pb²⁺> Zn²⁺> Ca²⁺,去除率分别达到98.1%、97.67%、93.7%、97.7%和80%。（5）采用MBFE-61絮凝处理模拟含Cd²⁺废水后,通过对沉淀物进行红外图谱分析,推测MBFE-61的絮凝作用包括电中和、化学螯合或者化学吸附作用;通过SEM分析发现MBFE-61对高岭土颗粒具有很强吸附和网捕的作用。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-26
  1.1 常规絮凝剂的种类与特点  11-13
    1.1.1 无机絮凝剂  12
    1.1.2 有机絮凝剂  12-13
    1.1.3 常规絮凝剂的缺点  13
  1.2 微生物絮凝剂的研究进展  13-23
    1.2.1 产絮凝剂的微生物  14-17
    1.2.2 微生物絮凝剂絮凝活性的影响因素  17-21
    1.2.3 微生物絮凝剂的絮凝机理  21-23
  1.3 微生物絮凝剂在废水处理中的应用研究概况  23-24
    1.3.1 重金属离子脱除  23
    1.3.2 高浓度有机废水处理  23
    1.3.3 工业废水除浊与脱色  23-24
    1.3.4 活性污泥处理  24
  1.4 研究目的和研究内容  24-26
    1.4.1 研究目的  24
    1.4.2 研究内容  24-26
第2章微生物絮凝剂产生菌的筛选、鉴定与提取  26-35
  2.1 实验材料与方法  26-29
    2.1.1 主要仪器与材料  26-28
    2.1.2 分离筛选培养基  28
    2.1.3 高效菌种的鉴定  28-29
  2.2 结果与讨论  29-34
    2.2.1 菌种分离、筛选结果  29-31
    2.2.2 菌种鉴定结果  31-34
  2.3 本章小结  34-35
第3章 E.Cloacae W 产絮凝剂MBFE-61 培养条件优化  35-42
  3.1 实验材料与方法  35
    3.1.1 主要仪器与材料  35
    3.1.2 试验方法  35
  3.2 结果与讨论  35-41
    3.2.1 碳源、氮源和碳氮比对MBFE-61 产量和絮凝活性的影响  35-37
    3.2.2 无机盐对MBFE-61 絮凝活性的影响  37
    3.2.3 初始pH 对MBFE-61 产量和絮凝活性的影响  37-38
    3.2.4 发酵时间对MBFE-61 絮凝活性的影响  38-39
    3.2.5 温度对MBFE-61 产量和絮凝活性的影响  39
    3.2.6 通气量（摇床转速）对MBFE-61 絮凝活性的影响  39-40
    3.2.7 接种量对MBFE-61 絮凝活性的影响  40-41
  3.3 本章小结  41-42
第4章微生物絮凝剂MBFE-61 结构与性质研究  42-54
  4.1 实验材料与方法  42-47
    4.1.1 实验仪器与试剂  42-43
    4.1.2 试验方法  43-47
  4.2 结果与讨论  47-52
    4.2.1 微生物絮凝剂MBFE-61 的组成特性分析  47-48
    4.2.2 多糖、蛋白含量  48-49
    4.2.3 分子量测定结果  49-50
    4.2.4 絮凝剂MBFE-61 图谱分析  50-51
    4.2.5 微生物絮凝剂热稳定性分析  51-52
  4.3 本章小结  52-54
第5章 E.Cloacae W 产MBFE-61 的絮凝特性及机理  54-64
  5.1 实验材料与方法  54-56
    5.1.1 实验材料  54
    5.1.2 实验方法  54-56
  5.2 结果与讨论  56-63
    5.2.1 提取方法对絮凝剂产量及其絮凝效率的影响  56-57
    5.2.2 絮凝体系pH 值对处理效果的影响  57-58
    5.2.3 絮凝反应搅拌时间对处理效果的影响  58-59
    5.2.4 搅拌速率对絮凝效果的影响  59
    5.2.5 微生物絮凝剂投加量对处理效果的影响  59-60
    5.2.6 不同Cd~(2+)浓度对絮凝效果的影响  60-61
    5.2.7 MBFE-61 处理实际废水研究  61-62
    5.2.8 MBFE-61 絮凝机理分析  62-63
  5.3 本章小结  63-64
第6章结论与建议  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 建议  65-66
参考文献  66-75
致谢  75-76
攻读硕士期间公开发表的论文  76

E.Cloacae W产絮凝剂的制备与絮凝特性研究

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