發(fā)布時間：2017-08-07 12:18

  本文關(guān)鍵詞：可降解苯酚的高效產(chǎn)電菌株的分離篩選及生物學(xué)特性研究

  更多相關(guān)文章： 可降解苯酚高效產(chǎn)電菌 MFC 蠟樣芽孢桿菌 分離篩選

【摘要】：微生物燃料電池(Microbial fuel cell,MFC)處理苯酚廢水既可以降解苯酚又可以將廢水中的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成電能,是一種經(jīng)濟高效的處理廢水的途徑。MFC陽極產(chǎn)電菌的選育是研究MFC的前提和基礎(chǔ)。本研究對MFC產(chǎn)電和苯酚降解性能的影響因素(鹽橋直徑、陽極碳氈面積及馴化方式)進行優(yōu)化發(fā)現(xiàn),最佳鹽橋直徑是Ф10cm,最佳的碳氈面積為5cm×5cm,馴化方式選擇梯度馴化。利用優(yōu)化后的條件構(gòu)建高效MFC,并從陽極碳氈上分離得到了21株純兼性產(chǎn)電菌株和5株厭氧產(chǎn)電菌株。然后采用循環(huán)伏安法,根據(jù)產(chǎn)電性對菌株進行篩選,發(fā)現(xiàn)菌株WL027的產(chǎn)電能力最強,最大電壓為156m V,因此選擇菌株WL027作為研究對象,經(jīng)鑒定為蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)。目前,沒有關(guān)于B.cereus具有產(chǎn)電活性的報道,該菌株的獲得,豐富了產(chǎn)電菌資源。探究了不同的氮源、碳源、p H值、溫度、溶解氧、初始苯酚濃度、接種量、重金屬鹽的不同濃度、鹽度及不同底物對菌株WL027的生長和苯酚降解情況的的影響。得出以下結(jié)論:NH4NO3認為是最佳氮源,菌株對苯酚降解的最佳共代謝基質(zhì)是蔗糖,最佳初始p H值為6,最佳溫度為30℃,裝液量在150m L(250m L的錐形瓶)最佳,接種量2%最好,菌株WL027不能耐受高濃度(1000mg/L)的苯酚,對0.2mg/L重金屬離子Cr2+、Co2+、Pb2+和Cu2+有較好耐受性,菌株能夠耐受高鹽(30g/L Na Cl)且可以苯胺為底物。在最佳條件下測得31h時苯酚降解率達到最優(yōu)為86.44%。通過測定菌株WL027構(gòu)建MFC的電壓和菌株四個生長期的循環(huán)伏安曲線、電鏡掃描觀察MFC陽極碳氈是否有類似“納米導(dǎo)線”結(jié)構(gòu)、測定菌株胞外內(nèi)核黃素濃度及測定加入核黃素后MFC電壓等方面對菌株產(chǎn)電機理進行探討。菌株WL027構(gòu)建的MFC的最大電壓可達179m V,庫倫效率是64.25%,苯酚降解率為68.62%,該菌株的庫倫效率高于文獻報道的其他菌株,因此在能量轉(zhuǎn)化效率方面菌株WL027構(gòu)建的MFC具有很明顯的優(yōu)勢。通過測定菌株四個生長期的循環(huán)伏安曲線,確定產(chǎn)電的時期是穩(wěn)定期。對MFC碳氈的進行電鏡掃描,沒有觀察到有類似“納米導(dǎo)線”結(jié)構(gòu)。菌株WL027胞內(nèi)外核黃素濃度分別為1.32×10-2mg/L和6.10×10-3mg/L,加入核黃素后MFC電壓升高18m V。通過對該菌株產(chǎn)電機理的研究,表明菌株WL027可分泌核黃素作為氧化還原性介體促進電子傳遞。
【關(guān)鍵詞】：可降解苯酚高效產(chǎn)電菌 MFC 蠟樣芽孢桿菌 分離篩選
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;TM911.45
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 研究的目的和意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析12-17
• 1.2.1 苯酚廢水的危害及處理方法12-14
• 1.2.2 降解苯酚的微生物14
• 1.2.3 苯酚降解的生物途徑14
• 1.2.4 MFC的研究進展14-16
• 1.2.5 產(chǎn)電微生物的研究進展16
• 1.2.6 產(chǎn)電微生物體內(nèi)電子的產(chǎn)生16-17
• 1.2.7 產(chǎn)電菌電子的轉(zhuǎn)移機制17
• 1.3 存在問題17-18
• 1.4 課題來源及研究內(nèi)容18-19
• 1.4.1 課題來源18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18-19
• 第2章 材料與方法19-27
• 2.1 材料19-21
• 2.1.1 污水樣品19
• 2.1.2 培養(yǎng)基19
• 2.1.3 實驗藥品19-20
• 2.1.4 緩沖液及常用試劑配制20
• 2.1.5 主要儀器和設(shè)備20-21
• 2.2 方法21-26
• 2.2.1 獲得菌株的MFC構(gòu)建21
• 2.2.2 MFC產(chǎn)電和苯酚降解特性影響因素優(yōu)化21-23
• 2.2.3 菌株的分離篩選與分類鑒定23-24
• 2.2.4 高效苯酚降解產(chǎn)電菌生長和苯酚降解條件的優(yōu)化24-25
• 2.2.5 產(chǎn)電循環(huán)伏安分析25
• 2.2.6 純菌株MFC的構(gòu)建25
• 2.2.7 陽極碳氈掃描電鏡觀察分析25
• 2.2.8 菌株WL027胞內(nèi)外核黃素含量測定25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 高效MFC的構(gòu)建和高效降解苯酚產(chǎn)電菌株的分離篩選27-35
• 3.1 高效MFC的構(gòu)建27-31
• 3.1.1 苯酚濃度標準曲線27-28
• 3.1.2 鹽橋直徑對MFC的影響28-29
• 3.1.3 陽極碳氈面積對MFC的影響29-30
• 3.1.4 不同馴化方式對MFC的影響30
• 3.1.5 優(yōu)化的MFC系統(tǒng)的電壓曲線30-31
• 3.2 高效菌株的分離篩選和分類鑒定31-34
• 3.2.1 高效菌株的分離篩選31
• 3.2.2 高效菌株的分類鑒定31-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第4章 高效苯酚降解產(chǎn)電菌的生長和苯酚降解條件優(yōu)化35-45
• 4.1 不同氮源對菌株生長和苯酚降解方面的影響35-36
• 4.2 不同碳源對菌株生長和苯酚降解方面的影響36
• 4.3 不同pH值對菌株生長和苯酚降解方面的影響36-37
• 4.4 不同溫度對菌株生長和苯酚降解方面的影響37-38
• 4.5 不同溶解氧對菌株生長和苯酚降解方面的影響38-39
• 4.6 不同初始苯酚濃度對菌株生長的影響39
• 4.7 不同接種量對菌株生長和苯酚降解方面的影響39-41
• 4.8 不同重金屬鹽對菌株生長和苯酚降解方面的影響41-42
• 4.9 不同鹽度對菌株生長和苯酚降解方面的影響42-43
• 4.10 不同底物對菌株生長方面的影響43
• 4.11 菌株WL027生長曲線及苯酚降解率曲線43-44
• 4.12 本章小結(jié)44-45
• 第5章 菌株WL027產(chǎn)電機理的初步探討45-52
• 5.1 菌株WL027產(chǎn)電循環(huán)伏安分析45
• 5.2 純菌WL027構(gòu)建的MFC45-47
• 5.3 陽極碳氈掃描電鏡分析47-49
• 5.4 菌體胞內(nèi)外核黃素含量的測定49-51
• 5.4.1 核黃素濃度標準曲線49
• 5.4.2 菌體胞內(nèi)外核黃素含量測定49
• 5.4.3 加入核黃素MFC系統(tǒng)的電壓曲線49-51
• 5.5 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 致謝60

【參考文獻】

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本文編號：634628