枯草芽孢杆菌对水相中Cu2+和Cd2+的生物吸附

论文摘要

本实验以枯草芽孢杆菌作为吸附剂,考察了其对重金属离子Cu2+、Cd2+的耐受能力,通过改变培养、吸附条件研究了枯草芽孢杆菌对Cu2+、Cd2+的生物吸附性能；同时在含有Cu2+、Cd2+的培养基中对枯草芽孢杆菌进行不同浓度梯度驯化,提高了其对Cu2+、Cd2+的生物富集能力。将培养24h的枯草芽孢杆菌分别接种到含有不同浓度Cu2+、Cd2+的培养基中,测量菌体生长OD660值。实验表明：枯草芽孢杆菌对镉离子耐受浓度在40～50mg·L-1,铜离子耐受浓度在20～30mg·L-1。枯草芽孢杆菌培养条件实验结果表明：在5g·L-1牛肉膏、6g·L-1蛋白胨、15g·L-1葡萄糖、pH6.15、温度30℃、时间48h条件下培养的菌体具有较好的吸附特性。改变吸附条件,考察吸附时间、温度、pH值、菌浓度对枯草芽孢杆菌生物吸附性能的影响,结果表明：当溶液中Cu2+、Cd2+浓度分别为20mg·L-1、30mg·L-1, pH值分别为5.25、6.25,菌浓度分别为35g·L-1、45g·L-1,吸附时间均为2h,温度均为30℃时,枯草芽孢杆菌对Cu2+、Cd2+的吸附率分别达到93.87%、99.64%。枯草芽孢杆菌培养、吸附条件改良后比改良前对Cu2+、Cd2+的吸附率分别提高了28.52%、19.09%。对枯草芽孢杆菌进行定向驯化,利用单因素与多因素正交试验研究驯化后菌株对Cu2+、Cd2+吸附性能,考察温度、pH值、吸附时间、菌浓度、金属离子浓度对驯化后菌体吸附Cu2+、Cd2+的影响。正交试验结果表明：当溶液中Cu2+、Cd2+浓度分别为40mg·L-1、60mg·L-1, pH值分别为5.75、6.25,菌浓度分别为35g·L-1、40g·L-1,吸附时间分别为2.5h、2.0h,温度均为30℃时,枯草芽孢杆菌对Cu2+、Cd2+的吸附率分别达到99.44%、99.92%；驯化后菌株比原始菌株对Cu2+、Cd2+的吸附率分别提高了34.43%、19.33%。并且方差分析显示,各因子作用的主次顺序pH值>菌浓度>温度>时间，pH对去除率效果影响最显著。不同处理条件处理的枯草芽孢杆菌对Cu2+、Cd2+的吸附有不同的影响,其中碱处理增强了对Cu2+、Cd2+的吸附率。解吸研究表明,用硫酸进行解吸效果较好,尤其是枯草芽孢杆菌经硫酸处理后,菌体可以重复利用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 重金属废水的来源及危害
• 1.1.1 重金属废水的来源
• 1.1.2 重金属废水的危害
• 1.2 重金属废水常规处理方法
• 1.3 含重金属废水的生物吸附
• 1.3.1 藻类生物吸附剂
• 1.3.2 真菌生物吸附剂
• 1.3.3 细菌生物吸附剂
• 1.3.4 其他生物吸附剂
• 1.4 生物吸附重金属的机理
• 1.4.1 离子交换机理
• 1.4.2 表面络合机理
• 1.4.3 氧化还原机理
• 1.4.4 无机微沉淀机理
• 1.5 生物吸附剂吸附重金属的主要影响因素
• 1.5.1 pH值
• 1.5.2 温度
• 1.5.3 时间
• 1.5.4 金属离子的初始浓度
• 1.5.5 共存离子
• 1.6 微生物在废水处理中的前景
• 1.6.1 生物吸附剂范围的拓宽
• 1.6.2 混合剂固定化技术
• 1.6.3 基因工程菌
• 1.7 本论文主要研究内容
• 第2章 枯草芽孢杆菌的形态学观察及生长特性
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 试剂和仪器
• 2.1.2 实验用微生物培养
• 2.1.3 枯草芽孢杆菌染色
• 2.1.4 枯草芽孢杆菌生长曲线的测定方法
• 2.1.5 枯草芽孢杆菌湿干比测定方法
• 2.2 结果和讨论
• 2.2.1 枯草芽孢杆菌的形态学观察
• 2.2.2 枯草芽孢杆菌的生长曲线
• 2.2.3 枯草芽孢杆菌的湿干比测定
• 2.3 本章小结
• 第3章 枯草芽孢杆菌对铜、镉离子的生物吸附性能
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果和讨论
• 2+、Cd²⁺标准曲线的绘制'>3.2.1 Cu²⁺、Cd²⁺标准曲线的绘制
• 2+、Cd²⁺的耐受性'>3.2.2 原始枯草芽孢杆菌菌株对Cu²⁺、Cd²⁺的耐受性
• 2+、Cd²⁺的吸附效果'>3.2.3 原始枯草芽孢杆菌菌株对Cu²⁺、Cd²⁺的吸附效果
• 3.2.4 培养条件的改良
• 3.2.5 吸附条件的改良
• 2+、Cd²⁺吸附效果对比'>3.2.6 条件改良前后枯草芽孢杆菌对Cu²⁺、Cd²⁺吸附效果对比
• 3.3 本章小结
• 第4章 枯草芽孢杆菌驯化及驯化后生物吸附性能
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 驯化后菌株的分离纯化
• 4.2.2 重金属初始浓度对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.3 初始pH值对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.4 吸附时间对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.5 吸附温度对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.6 吸附剂用量对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.7 正交试验
• 2+、Cd²⁺吸附效果对比'>4.2.8 驯化前后枯草芽孢杆菌对Cu²⁺、Cd²⁺吸附效果对比
• 4.3 本章小结
• 第5章 预处理对枯草芽孢杆菌吸附率的影响及解吸
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果和讨论
• 5.2.1 预处理对枯草芽孢杆菌吸附率的影响
• 5.2.2 解吸分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢