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低强度超声波强化生物降解硝基苯的研究

作　者: 袁源
导　师: 周集体；金若菲
学　校: 大连理工大学
专　业: 水科学与技术
关键词: 硝基苯低强度超声波强化降解机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文研究了在低强度超声波干预下,三株以硝基苯为唯一碳源和氮源的菌株在好氧条件下对硝基苯降解情况的变化,并对其生理生化特征的改变进行了分析。同时考察了三株硝基苯降解菌的超声组和未施加超声的对照组细胞的生长及降解特性,并通过测定关键酶的活性,初步推测出三株菌对硝基苯的降解途径,为超声波应用于实际的废水工程提供了一定的理论依据和参考。本文的主要研究内容包括：一、对硝基苯降解菌进行活化和驯化：对三株硝基苯降解菌进行活化处理,考察其最适生长条件和降解条件,结果发现三株菌的最适生长与降解条件均为：温度30℃,pH7.0,摇床转速150 r/min。二、低强度超声波对生物降解过程的影响研究：考察了在施加超声波之后,三株菌在96 h内的生长量和对硝基苯的降解率的变化。实验结果表明,超声功率180W,频率35 kHz,作用时间15 min时,能有效地提高硝基苯降解菌的降解率。在最佳超声条件下,与对照组相比,培养96h后,三株菌的降解率分别提高了11.3%、7.9%和1.3%。以不加超声的作为对照组,通过连续实验发现超声开始作用的时间分别为15h、17 h和16 h。对于菌株Z1和Z2,超声波持续作用的时间分别为52 h和5 h,对菌株Z3作用不明显,可知低强度超声波并不会对所有菌株的生物降解过程都起到强化作用。低强度超声对三株菌的生物降解的强化效果依次为Z1>Z2>Z3。三、不同初始浓度的硝基苯对生物降解过程的影响研究：考察了硝基苯初始浓度在100 mg/L-600 mg/L时,三株菌在96 h内的降解率。结果发现,当初始浓度在一定范围内时,随着浓度的增大,菌株的降解率也提高；但是浓度过大,反而会对生物降解过程有一定的抑制。通过考察了三株菌的动力学特征,发现三株菌对硝基苯的最大耐受浓度分别为450.3 mg/L、477.8 mg/L和372.9 mg/L。对其动力学数据进行了非线性回归发现三株菌对硝基苯的降解均符合Andrews抑制方程,且菌株Z1和Z2超声组各动力学参数qmax、Ks和Ki较对照组均有所提高,对菌株Z3的强化作用不明显。四、低强度超声波强化生物降解的机理研究：考察了在降解过程中三种酶的活性在施加超声前后的变化。结果发现：三株菌的粗酶活性均以2-氨基酚1,6-双加氧酶活性为主,推测其降解均遵循部分还原氧化途径。同时,考察了胞内外硝基苯的浓度,研究发现,三株菌对照组和超声组对硝基苯的表观降解率均高于真实降解率,且超声组真实降解率较表观降解率分别提高了7.5%、5.4%和1.2%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-20
  1.1 硝基苯的环境危害性  10
  1.2 硝基苯废水的处理方法  10-16
    1.2.1 物理法  11-12
    1.2.2 化学法  12-14
    1.2.3 生物法  14-16
  1.3 超声波技术在污水处理中的应用  16-19
    1.3.1 超声波简介  16-17
    1.3.2 超声波技术在生物处理中的应用  17-19
  1.4 主要研究目的和内容  19-20
    1.4.1 主要研究对象及目的  19
    1.4.2 研究内容  19-20
2 实验部分  20-26
  2.1 实验材料  20-21
    2.1.1 实验用菌株  20
    2.1.2 实验试剂  20
    2.1.3 实验仪器  20-21
    2.1.4 培养基  21
  2.2 实验方法  21-26
    2.2.1 硝基苯测定方法  21-22
    2.2.2 菌体生长量测定方法  22
    2.2.3 肖基苯降解菌的富集及驯化  22
    2.2.4 最佳超声条件的确定  22-23
    2.2.5 初始浓度对硝基苯超声降解的影响  23
    2.2.6 硝基苯降解菌粗酶的制备及含量测定  23-24
    2.2.7 肖基苯在降解菌细胞内外的分布  24
    2.2.8 蛋白标准曲线的测定  24
    2.2.9 硝基苯表观降解率和真实降解率的分析方法  24-26
3 硝基苯降解菌的活化与驯化  26-29
  3.1 最适生长条件的确定  26-28
    3.1.1 最佳生长温度的确定  26
    3.1.2 最佳生长pH值的确定  26-27
    3.1.3 最佳降解转速的确定  27-28
  3.2 本章小结  28-29
4 低强度超声波强化硝基苯降解菌降解特性的研究  29-53
  4.1 低强度超声波对硝基苯降解菌生长和降解的影响  29-32
    4.1.1 低强度超声波对菌株生长量的影响  29-30
    4.1.2 低强度超声波对菌株降解率的影响  30-32
  4.2 最佳超声条件的确定  32-37
  4.3 最佳超声条件下的降解研究  37-51
    4.3.1 超声开始发生作用的时间的确定  37-38
    4.3.2 超声持续作用的时间的确定  38-40
    4.3.3 不同初始硝基苯浓度对菌株降解过程的影响  40-45
    4.3.4 硝基苯降解动力学研究  45-51
  4.4 本章小结  51-53
5 低强度超声波强化生物降解硝基苯的机理研究  53-63
  5.1 粗酶含量的确定  53
  5.2 酶活力的考察  53-58
    5.2.1 相同培养时间酶活力的考察  53-54
    5.2.2 不同培养时间酶活力的考察  54-58
  5.3 细胞内外硝基苯浓度分布情况的研究  58-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-70
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  70-71
致谢  71-72

低强度超声波强化生物降解硝基苯的研究

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