微生物絮凝剂产生菌的选育及絮凝特性研究

论文摘要

传统的絮凝剂具有价格低，絮凝效果好等优点，但存在一些缺点如：饮用水中残留的铝易导致老年痴呆症；聚丙烯酰胺类絮凝剂单体对人体有毒害作用，易引发癌症等。因此，开发安全无毒、高效的、无二次污染的新型环保絮凝剂，对相关水处理工艺和生产工艺的改进、人类健康和环境保护都有着很重要的现试意义。20世纪80年代后期，随着生物技术的发展，一类新型的水处理剂—微生物絮凝剂应运而生，对它的研究也越来越受到国内外的关注。本文从土壤中选能产生微生物絮凝剂产生菌，并在此基础上对微生物絮凝剂的絮凝特性、机理和应用等展开初步研究。从土壤中筛选出了8株具有絮凝活性的菌株，经复筛后得到2株絮凝活性较高的微生物絮凝剂产生菌，命名为C1和C5。以C1和C5为研究对象，分别考察了培养基中碳源、氮源、无机盐以及培养基初始pH值和培养温度等理化因素对絮凝活性的影响。研究结果表明，C1菌株产絮凝剂的最适条件为：分别以浓度为2％的葡萄糖和0.2％的牛肉膏为最适碳源和氮源，其他条件：初始pH6.0，培养温度30℃，培养时间为72h。所产絮凝剂对0.4％高岭土悬浊液的絮凝效率可达90.4％；C5菌株的最适培养基为：以浓度为1％的葡萄糖和0.2％的谷氨酸为最适碳源和氮源，初始pH 7.5，培养温度36℃，培养时间为72 h。所产絮凝剂对0.4％高岭土悬浊液的絮凝效率可达92.0％，显示出良好的应用前景。通过正交实验确定C1菌株的最适絮凝条件为：发酵液投加量2.0mL，絮凝时pH 7.0，CaCl2溶液的投加量为4.0ml，静置时间为60min；确定的C5菌株的最适絮凝条件为：发酵液投加量2.5 mL，絮凝时pH 6.0，CaCl2溶液投加量为5mL，静置时间为100min。利用丙酮提取法，从发酵液中提取絮凝剂，并研究了其主要成分。通过苯酚—硫酸法、茚三酮反应确定微生物C1所产絮凝剂主要成分为多糖，C5所产絮凝剂主要成分为多糖和蛋白质。这两种絮凝剂对生物染料次甲基兰的脱色率可达98.5％和99.0％，其良好脱色性能使絮凝剂具有广阔的应用前景。并通过优化实验，确定了最适脱色条件。为了降低微生物絮凝剂的生产成本，以发酵培养基为基础，采用其他一些物质作为菌株培养的替代碳源、氮源。实验结果显示，用乙醇作为碳源时，C1和C5的絮凝活性分别达到84.4％和82.8％；以豆饼、黄豆粉和豆芽汁分别替代酵母膏作为C1的氮源后，絮凝活性分别为83.0％、84.1％和83.0％；当C5的氮源为豆芽汁后絮凝活性为81.8％，效果均优于使用酵母膏。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 絮凝法概述
• 1.2 絮凝剂的分类
• 1.2.1 无机絮凝剂
• 1.2.2 有机合成高分子絮凝剂
• 1.2.3 天然高分子絮凝剂
• 1.2.4 化学改性高分子絮凝剂
• 1.2.5 微生物絮凝剂
• 1.3 微生物絮凝剂的国内外研究现状
• 1.3.1 微生物絮凝剂特点
• 1.3.2 微生物絮凝剂产生菌国内外研究现状
• 1.3.3 微生物絮凝剂种类
• 1.3.4 微生物絮凝剂结构特点
• 1.3.5 微生物絮凝作用机理
• 1.4 微生物絮凝剂在水处理等方面的应用
• 1.5 本课题的研究目的及意义
• 1.6 本课题的主要研究内容
• 1.6.1 微生物絮凝剂产生菌筛选
• 1.6.2 培养基和培养条件的优化研究
• 1.6.3 微生物絮凝剂的分离、提取与成分分析
• 1.6.4 利用廉价替代培养基合成絮凝剂的研究
• 1.6.5 用微生物絮凝剂对次甲基兰脱色的应用研究
• 1.7 本实验方案流程图
• 参考文献
• 第二章 实验材料与仪器
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 菌种来源
• 2.1.3 培养基
• 2.2 实验仪器
• 第三章 微生物絮凝剂产生菌的筛选及培养条件研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.1.1 实验材料
• 3.2.1.2 筛选菌种来源
• 3.2.1.3 培养基
• 3.2.2 方法
• 3.2.2.1 菌种的分离与纯化
• 3.2.2.2 絮凝活性的测定
• 3.2.2.3 培养条件的优化
• 3.2.2.4 生长周期与絮凝活性关系的测定
• 3..2.2.5 絮凝活性分布的测定
• 3.2.3 替代培养基
• 3.2.3.1 替代碳源
• 3.2.3.2 替代氮源
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 菌种筛选实验结果
• 3.3.2 最适发酵培养基的确定
• 3.3.3 培养基成分对絮凝活性的影响
• 3.3.3.1 碳源的种类
• 3.3.3.2 碳源的浓度
• 3.3.3.3 氮源的种类
• 3.3.3.4 无机盐的种类
• 3.3.4 培养条件对絮凝剂产生的影响
• 3.3.4.1 培养基初始pH值
• 3.3.4.2 培养温度
• 3.3.5 生物量与絮凝活性的相关性
• 3.3.6 絮凝活性分布
• 3.3.7 替代培养基的研究
• 3.3.7.1 替代碳源
• 3.3.7.2 替代氮源
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 微生物絮凝剂的絮凝特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.1.1 实验试剂及仪器
• 4.2.1.2 菌种及培养基
• 4.2.2 方法
• 4.2.2.1 絮凝活性的测定
• 4.2.2.2 絮凝剂粗品的提取
• 4.2.2.3 絮凝剂成分的分析
• 4.2.2.4 絮凝剂的热稳定性测定
• 4.2.2.5 影响絮凝活性的因素
• 4.2.2.6 絮凝条件的正交实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 絮凝剂粗品的提取
• 4.3.2 絮凝剂成分的分析
• 4.3.2.1 苯酚—硫酸法测定絮凝剂中多糖含量
• 4.3.2.2 茚三酮反应
• 4.3.3 絮凝剂的热稳定性
• 4.3.4 影响絮凝活性的因素
• 4.3.5 絮凝条件的正交实验
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 微生物絮凝剂的脱色能力研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 材料
• 5.2.1.1 试剂及仪器
• 5.2.1.2 菌种及培养基
• 5.2.2 方法
• 5.2.2.1 脱色率的测定
• 5.2.2.2 絮凝条件对次甲基兰溶液的脱色影响
• 2、高岭土和发酵液对次甲基兰脱色的影响'>5.2.3 CaCl₂、高岭土和发酵液对次甲基兰脱色的影响
• 5.2.4 不同浓度下次甲基兰溶液的脱色的动力学实验
• 5.2.5 微生物絮凝剂与无机、有机高分子絮凝剂脱色能力比较
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 影响次甲基兰脱色效果的因素
• 2的加入量对次甲基兰溶液脱色效果的影响'>5.3.2 CaCl₂的加入量对次甲基兰溶液脱色效果的影响
• 5.3.3 次甲基兰的脱色动力学
• 5.3.4 不同絮凝剂脱色能力的比较
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 微生物絮凝剂发展趋势
• 附录
• 致谢