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草分枝杆菌的紫外诱变及对Cd~（2+）和Cr~（6+）吸附性能的研究

作　者: 姜黎黎
导　师: 仲崇斌
学　校: 东北大学
专　业: 生物化工
关键词: 突变菌株紫外诱变生物吸附 Cd2+ Cr6+ 吸附机理
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

为获得吸附Cd²⁺和Cr⁶⁺效率高及耐受性好的草分枝杆菌菌株,本文利用紫外诱变技术诱变草分枝杆菌,并以草分枝杆菌突变菌株作为吸附剂,研究该突变菌株对Cd²⁺和Cr⁶⁺的吸附特性,并对其吸附机理进行初步探讨。采用紫外诱变技术诱变草分枝杆菌,并利用耐受性初筛和吸附性能复筛实验筛选出吸附Cd²⁺和Cr⁶⁺效率高的草分枝杆菌突变菌株。结果表明:当紫外照射波长为253.7 nm、照射距离为30 cm时,草分枝杆菌的最佳诱变时间为5 min。经耐受性初筛和吸附性能复筛实验,最终确定突变菌株9^#为所需要的目的菌株,并且突变菌株9^#吸附Cd²⁺的效率比出发菌株吸附Cd²⁺的效率提高9.14%,吸附Cr⁶⁺的效率比出发菌株吸附Cr⁶⁺的效率提高10.75%。测定突变菌株9^#和出发菌株的生长周期,结果表明:突变菌株9^#只需培养48 h便可达到稳定生长期的最大生长量,比出发菌株快72 h。遗传稳定性分析结果表明:突变菌株9^#经过连续5代培养后,吸附Cd²⁺和Cr⁶⁺的能力稳定。考察溶液pH值、菌体用量、温度、金属离子初始浓度、吸附时间、共存阳离子对突变菌株9^#吸附Cd²⁺和Cr⁶⁺的影响。结果表明:当Cd²⁺初始浓度为20mg·L^-1、pH值为4.00、菌体用量为10 g·L^-1、温度为30℃、吸附2 h,吸附率可达到90.94%;当Cr⁶⁺初始浓度为300 mg·L^-1、pH值为6.00、菌体用量为10 g·L^-1、温度为30℃、吸附2 h,吸附率可达到94.22%。在Cd²⁺最佳吸附条件下,Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺各离子的加入均会抑制突变菌株9^#对Cd²⁺的吸附,其中Zn²⁺抑制作用表现最强。在Cr⁶⁺的最佳吸附条件下,Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺各离子的加入同样会抑制突变菌株9^#对Cr⁶⁺的吸附,其中Ca²⁺抑制作用表现最明显。草分枝杆菌出发菌株、突变菌株9^#吸附重金属离子后的扫描电镜观察结果表明,菌体细胞的形状变得不规则,表面黏有絮状物,并紧密联结在一起。表面能谱图分析表明,吸附Cd²⁺后,草分枝杆菌出发菌株、突变菌株9^#的细胞表面均在3.15 KeV处出现Cd峰,突变菌株9^#吸附Cd的量高于草分枝杆菌出发菌株吸附Cd的量。吸附Cr⁶⁺后,草分枝杆菌出发菌株、突变菌株9^#的细胞表面均在5.40 KeV处出现Cr峰,突变菌株9^#吸附Cr的量高于草分枝杆菌出发菌株。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-28
  1.1 重金属的来源及危害  12-15
    1.1.1 镉的来源及危害  12-13
    1.1.2 铬的来源及危害  13-14
    1.1.3 铅的来源及危害  14
    1.1.4 汞的来源及危害  14-15
    1.1.5 锌的来源及危害  15
    1.1.6 铜的来源及危害  15
  1.2 重金属废水的处理方法  15-19
    1.2.1 化学法  16-17
    1.2.2 物理化学法  17-18
    1.2.3 生物法  18-19
  1.3 生物吸附研究概况  19-25
    1.3.1 生物吸附剂  19-21
    1.3.2 影响生物吸附的因素  21-23
    1.3.3 生物吸附机理  23-25
  1.4 吸附重金属菌种紫外线诱变育种机理  25-26
    1.4.1 紫外线诱变机制  25-26
    1.4.2 DNA损伤修复  26
  1.5 草分枝杆菌研究概况  26-27
  1.6 本课题主要研究内容  27-28
第2章紫外诱变选育高吸附性能的草分枝杆菌  28-46
  2.1 材料与方法  28-31
    2.1.1 实验材料  28-29
    2.1.2 实验方法  29-31
  2.2 结果与分析  31-44
    2.2.1 紫外诱变最佳照射时间的确定  31-32
    2.2.2 突变菌株耐受性初筛  32-41
    2.2.3 突变菌株吸附性能复筛  41-42
    2.2.4 生长曲线测定  42-43
    2.2.5 遗传稳定性分析  43-44
  2.3 本章小结  44-46
第3章突变菌株9~#对Cd~(2+)和Cr~(6+)的吸附条件考察  46-62
  3.1 材料与方法  46-51
    3.1.1 实验材料  46-47
    3.1.2 实验方法  47-51
  3.2 结果与分析  51-59
    3.2.1 溶液初始pH值对突变菌株9~#吸附效果的影响  51-52
    3.2.2 菌体用量对突变菌株9~#吸附效果的影响  52-53
    3.2.3 温度对突变菌株9~#吸附效果的影响  53-54
    3.2.4 金属离子初始浓度对突变菌株9~#吸附效果的影响  54-56
    3.2.5 吸附时间对突变菌株9~#吸附效果的影响  56-57
    3.2.6 共存阳离子对突变菌株9~#吸附效果的影响  57-59
  3.3 本章小结  59-62
第4章草分枝杆菌和突变菌株9~#对Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附机理的探讨  62-72
  4.1 材料与方法  62-64
    4.1.1 实验材料  62-63
    4.1.2 实验方法  63-64
  4.2 结果与分析  64-71
    4.2.1 扫描电镜结果分析  64-67
    4.2.2 表面能谱(EDS)分析  67-71
  4.3 本章小结  71-72
第5章结论与展望  72-74
  5.1 结论  72-73
  5.2 展望  73-74
参考文献  74-80
致谢  80-82
附表1 实验所用的主要试剂  82-83
附表2 实验所用的主要设备和仪器  83

草分枝杆菌的紫外诱变及对Cd~（2+）和Cr~（6+）吸附性能的研究

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