非灭菌条件下抗营养阻遏白腐真菌对活性染料脱色的研究

论文摘要

近年来,随着纺织工业的迅速发展,染料的品种和数量不断增加且结构复杂。其中活性染料因其色谱齐全,色泽鲜艳,使用方便,适应性强,价格低廉,牢度优异,符合环保要求等特点,目前已经成为纤维素纤维用染料中最重要的一类染料。如何寻求高效降解活性染料废水的方法一直是众多研究者关注的热点,白腐真菌以其独有的酶活降解机制在染料废水处理中受到研究者的关注,如何在非灭菌条件下高效降解活性染料废水也成为当务之急。本论文以白腐菌模式菌种黄孢原毛平革菌Pc553、杂色云芝CFCC-5336及其分别诱变产生的共六株菌为材料,通过其在非灭菌条件下对活性染料废水的降解效果从而筛选出的一株优良菌株进行了形态特性、产酶特性研究,确定了其产酶的最佳工艺参数及影响因素,并进一步研究了该菌株连续间歇培养及对复配染料的处理效果。通过研究,得到如下结果：（1）从实验室选取六种白腐菌株（黄孢原毛平革菌Pc553、Pc532、Pc5327、Pc5305、杂色云芝CFCC-5336、CFCC-4）,通过在非灭菌条件下,对四种单一活性染料：活性艳红X-3B的λmax=513nm、活性艳红KD-8B的λmax=545nm、活性艳蓝KN-R的λmax=568nm、活性嫩黄K-6G的λmax=410nm的脱色降解情况对比,发现六株白腐真菌菌体对活性染料均有一定的降解作用,杂色云芝CFCC-4对活性艳红X-3B、活性艳红KD-8B、活性艳蓝KN-R、活性嫩黄K-6G的脱色率分别为94.1%、96.9%、94.3%、50.7%,是降解效果最好的菌株,进一步研究其形态特征、生长特性及产酶情况,结果发现,杂色云芝CFCC-4含孢子量较少,菌丝结构占据了主要的菌体结构,菌丝之间不规则的缠绕在一起；杂色云芝CFCC-4是一株主要产MnP酶和Lac酶的白腐真菌,当采用摇床振荡富氮培养时,第8d生物量达最大值,在其培养的第9d,锰过氧化物酶酶活达最高值为2819 U/L,在其培养的第12d,漆酶酶活达最高值为2897U/L。（2）对杂色云芝CFCC-4进行非灭菌条件下的培养和脱色工艺参数的优化,实验选取了四种活性染料活性艳红X-3B的λmax=513nm、活性艳红KD-8B的λ.max=545nm、活性艳蓝KN-R的λmax=568nm、活性嫩黄K-6G的λmax=410nm作为脱色降解研究的模式染料。实验结果表明：适宜的发酵条件可以提高杂色云芝CFCC-4对活性染料的脱色效果,不管是在非灭菌条件还是在灭菌条件下,当采用最佳碳源为蔗糖、最佳氮源为酒石酸铵,且蔗糖浓度为20g/L,酒石酸铵浓度为2.2g/L时,温度为28℃时对活性染料的脱色效果是最好的。脱色144h后,杂色云芝CFCC-4对四种活性染料的脱色率均有一定程度的提高,对活性艳红X-3B、活性艳红KD-8B、活性艳蓝KN-R、活性嫩黄K-6G四种染料脱色率分别为：96.4%、98.2%、95.9%、69.5%比未优化时的脱色率：94.1%、96.9%、90.5%、50.7%分别提高了5.3、1.3、5.4、18.8个百分点。（3）通过对比非灭菌条件和灭菌条件下,不同的培养条件、pH值、染料浓度、菌体培养时间、菌体生物量下杂色云芝CFCC-4对四种活性染料脱色情况,结果显示当pH值为4.5,菌体培养9d,菌体量为每90mL加入三块,染料浓度为60mg/L,振荡培养菌体,添加活性染料脱色降解可达到在非灭菌条件下最高的脱色率。（4）由连续间歇培养可知,杂色云芝CFCC-4菌体可以连续四代培养降解活性艳红X-3B、活性艳红KD-8B、活性艳蓝KN-R,且脱色效率最终均接近100%,而对活性嫩黄K-6G却没有连续降解的能力,最多只能连续降解一批染料废水,且脱色率不高,效果不好。（5）配置不同比例的复配染料废水,研究菌株降解能力的大小,当复配活性染料废水浓度在50-250mg/L的范围时,杂色云芝在灭菌和非灭菌条件下,均能对其进行有效的脱色,60h之后脱色率均在8096以上,且非灭菌条件下复配染料的浓度为200mg/L时脱色效果最好,灭菌条件下复配染料的浓度为100mg/L时的脱色效果最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 染料废水的基本特征及处理难点
• 1.1.1 染料废水的基本特征
• 1.1.2 染料废水的处理难点
• 1.2 白腐真菌的生长代谢特点
• 1.2.1 白腐真菌的微生物学特征
• 1.2.2 白腐真菌的生长代谢特性
• 1.3 白腐真菌的降解废水的研究进展
• 1.3.1 白腐真菌降解染料废水的相关酶系
• 1.3.2 白腐真菌降解染料废水的机理
• 1.3.3 白腐真菌降解染料废水的国内外进展
• 1.3.4 扫描电镜在微生物学中的应用
• 1.4 白腐真菌处理染料废水存在的问题
• 1.5 本论文的研究目的和意义
• 1.6 本论文的研究内容
• 2 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 染料
• 2.1.3 主要药品
• 2.1.4 仪器
• 2.1.5 试剂
• 2.1.6 培养基
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 活性染料脱色白腐真菌的筛选
• 2.2.2 筛选菌株形态、生长、产酶特性的研究
• 2.2.3 筛选菌株脱色工艺参数的优化
• 2.2.4 杂色云芝CFCC-4在不同条件下对活性嫩黄K-6G脱色效果的影响
• 2.2.5 间歇培养对活性染料的脱色降解作用
• 2.2.6 连续培养对活性染料的脱色降解作用
• 2.2.7 筛选菌株对复配染料的脱色降解作用
• 3 结果与分析
• 3.1 不同菌体对活性染料脱色降解的筛选
• 3.2 杂色云芝CFCC-4的产酶特性研究
• 3.2.1 杂色云芝CFCC-5336和杂色云芝CFCC-4形态的观察
• 3.2.2 杂色云芝CFCC-5336和杂色云芝CFCC-4在富氮和限氮条件下的生长曲线和产酶曲线
• 3.3 杂色云芝CFCC-4活性染料脱色工艺参数的优化
• 3.3.1 培养基中最佳碳源种类的确定
• 3.3.2 培养基中最佳碳源浓度的确定
• 3.3.3 培养基中最佳氮源种类的确定
• 3.3.4 培养基中最佳氮源浓度的确定
• 3.3.5 温度对活性染料脱色效果的影响
• 3.4 杂色云芝CFCC-4在不同条件的影响下对活性嫩黄K-6G脱色情况的研究
• 3.4.1 菌体在不同培养方式下对活性嫩黄K-6G的脱色效果
• 3.4.2 菌体在不同pH值条件下对活性嫩黄K-6G的脱色效果
• 3.4.3 菌体对活性嫩黄K-6G不同浓度的脱色效果
• 3.4.4 不同培养时间的菌体对活性嫩黄K-6G的脱色效果
• 3.4.5 不同菌体生物量对活性嫩黄K-6G的脱色效果
• 3.4.6 正交实验数据处理与分析
• 3.5 间歇培养对活性染料的脱色降解作用
• 3.6 重复培养脱色降解染料废水
• 3.6.1 重复培养对活性艳红X-3 B的脱色降解作用
• 3.6.2 重复培养对活性艳红KD-8B的脱色降解作用
• 3.6.3 重复培养对活性艳蓝KN-R的脱色降解作用
• 3.6.4 重复培养对活性嫩黄K-6G的脱色降解作用
• 3.7 杂色云芝CFCC-4对复配活性染料废水脱色与降解
• 4 小结
• 4.1 实验研究成果
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢