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深海盐单胞菌（Halomonas sp.）V3a\'产胞外多糖的絮凝作用及机理

作　者: 邹娟
导　师: 喻子牛
学　校: 华中农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 盐单胞菌V3a’ 胞外多糖絮凝作用高岭土刚果红
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

微生物絮凝剂安全、无毒、可生物降解、无二次污染,因此在污水处理、物质分离等方面都表现其它无机类、有机类絮凝剂无法相比的优点。盐单胞菌(Halomonassp.)V3a’是深海污泥中分离到的Halomonas sp.V3a的自然突变菌株。本文研究了深海盐单胞菌(Halomonas sp.) V3a’产生的胞外多糖HBF-3对高岭土的絮凝作用及絮凝机理,并对HBF-3在刚果红染液中的脱色进行了研究。根据前期研究已知：HBF-3是由深海盐单胞菌V3a’所分泌的胞外多糖,分子量为2.3×105,含有丰富的氨基和羧基；其单糖组分主要为：鼠李唐、葡萄糖醛酸、葡萄糖、甘露糖和海藻糖。为了更有效利用深海生物絮凝剂,本文对HBF-3的絮凝特性展开研究。结果表明：浓度为4 mg/L的HBF-3在5.0g/L的高岭土悬浮液中表现了良好的絮凝活性(95.9%),并且该胞外多糖HBF-3在较宽的pH值(3.0-11.0)范围和温度范围(5℃-40℃)都具有良好的絮凝活性。为了更好的理解生物絮凝剂在废水处理中的作用,本文对HBF-3的絮凝机理进行了深入探索,利用HBF-3对高岭土颗粒的絮凝作用作为研究HBF-3的絮凝作用机理的研究模型,通过扫描电镜观察絮凝前后高岭土形态,结合絮凝过程中ζ电位变化以及絮凝颗粒结合键测试表明：HBF-3与高岭土颗粒间的结合力为离子键,絮凝过程基于离子介导的桥联机理。其大致的作用过程是：絮凝作用发生初期,通过Ca2+压缩高岭土颗粒的双电层,发生电荷中和作用,这有利于HBF-3生物大分子与高岭土颗粒间相互靠近,随着距离的缩短,离子键为其主要吸附作用力,同时,带负电的HBF-3分子也受到高岭土晶体边缘正电荷区的吸引而发生吸附,溶液中的高岭土颗粒最终在Ca2+介导的“吸附-架桥”作用下沉淀。此外,本文还对HBF-3在刚果红染料中脱色作用进行了研究,研究发现,100 mg/L的HBF-3对200 mg/L的刚果红溶液的脱色率可达83.7%。胞外多糖HBF-3具有优越的絮凝活性,始菌株相比,Halomonas sp.V3a’对营养条件要求低,可常温下培养,易通过发酵工程实现产品规模化生产,因而具有广泛的开发和应用前景。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
1 前言  9-21
  1.1 絮凝剂简述  9-11
  1.2 微生物絮凝剂概述  11-17
    1.2.1 微生物絮凝剂的定义  11-12
    1.2.2 微生物絮凝剂的发展概况  12-13
    1.2.3 微生物絮凝剂的特点和种类  13-15
    1.2.4 絮凝机理研究概况  15-17
    1.2.5 存在的问题及发展趋势  17
  1.3 高岭土的形态结构  17-18
  1.4 刚果红染料及其毒性简介  18-20
  1.5 本课题的研究意义、目的和研究内容  20-21
2 材料与方法  21-27
  2.1 材料和培养基  21
    2.1.1 菌株来源与材料  21
    2.1.2 培养基  21
  2.2 含HBF-3发酵液的获得与分离纯化  21-22
  2.3 HBF-3对高岭土的絮凝性能  22-24
    2.3.1 HBF-3浓度对絮凝活性的影响  22-23
    2.3.2 pH值对HBF-3絮凝活性的影响  23
    2.3.3 阳离子对HBF-3絮凝活性的影响  23
    2.3.4 温度对HBF-3絮凝活性的影响  23-24
  2.4 HBF-3的絮凝机理  24-25
    2.4.1 絮凝前后高岭土形态的扫描电镜观察  24
    2.4.2 絮凝过程Zeta电位(ζ)的测定  24-25
    2.4.3 HBF-3与高岭土颗粒之间结合键的检测  25
  2.5 HBF-3对刚果红染料的脱色研究  25-27
    2.5.1 绘制刚果红的工作曲线  25
    2.5.2 加量对刚果红去除率的影响  25
    2.5.3 pH值对刚果红去除率的影响  25-26
    2.5.4 温度对刚果红去除率的影响  26
    2.5.5 比较三种材料对刚果红的脱色效果  26-27
3 结果与分析  27-40
  3.1 HBF-3对高岭土悬浮液的絮凝作用  27-31
    3.1.1 HBF-3浓度对絮凝活性的影响  27-28
    3.1.2 pH值对HBF-3絮凝活性的影响  28-29
    3.1.3 阳离子对HBF-3絮凝活性的影响  29-30
    3.1.4 温度对HBF-3絮凝活性的影响  30-31
  3.2 HBF-3在高岭土悬浮液的絮凝机理  31-36
    3.2.1 絮凝前后高岭土形态的扫描电镜图  31-32
    3.2.2 絮凝过程Zeta电位(ζ)的测定  32-33
    3.2.3 HBF-3与高岭土颗粒之间结合键的检测  33-34
    3.2.4 HBF-3的絮凝机理  34-36
  3.3 HBF-3对刚果红染料的脱色效果  36-40
    3.3.1 工作曲线的绘制  36
    3.3.2 加量对刚果红去除率的影响  36-37
    3.3.3 pH值对刚果红去除率的影响  37-38
    3.3.4 温度值对刚果红去除率的影响  38-39
    3.3.5 比较三种材料对刚果红的脱色效果  39-40
4 总结  40-42
  4.1 HBF-3对高岭土的絮凝作用  40
  4.2 HBF-3对高岭土的絮凝机理  40
  4.3 HBF-3对刚果红染料的脱色  40-42
参考文献  42-48
致谢  48

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