【摘要】：偶氮染料作為染料家族中一種非常重要的原材料,因具有一定的毒性、致突變性和誘變性而引起廣泛的關注。未達標的偶氮染料廢水直接排放到水體中會對人體健康和環(huán)境生態(tài)造成嚴重的危害,因此一種環(huán)保、高效的處理技術(shù)是非常必要的。微生物具有耗能低、無二次污染被廣泛應用于偶氮染料廢水的處理,但大部分采用厭氧-好氧結(jié)合來處理且處理后的泥水分離效果較差,對單一好氧型且具有良好沉降性能的微生物研究鮮有報道。本研究選用一株具有自絮凝特性的海洋細菌Aliglaciecolal lipolytica(A.lipolytica)作為研究對象,探究其在有氧條件下對偶氮染料剛果紅(CR)的脫色能力和該菌株的胞外聚合物(EPS)在其自絮凝過程中的作用。本研究為CR的生物脫色提供新的菌株,為難降解的偶氮染料廢水處理提供高效、經(jīng)濟、環(huán)保、操作簡單的方法。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)通過單因素批次實驗研究不同環(huán)境因素-初始染料濃度、溫度、鹽度、pH、溶解氧(轉(zhuǎn)速)、初始接種量、電子供體/受體對A.lipolytica脫色CR的影響,揭示該菌株對CR脫色的最優(yōu)性能。結(jié)果表明A.lipolyftica脫色CR的最佳環(huán)境條件為:溫度35℃、鹽度20g/L、pH=6、初始接種量為1.5g/L、需要有氧條件、葡萄糖和硫酸銨作為共代謝底物,初始CR濃度為100 mg/L脫色率在24 h達到95%,表明A.lipolytic對CR有高效的脫色能力。(2)研究該菌株對CR脫色的機理。SEM和AFM觀察結(jié)果表明菌株脫色CR前后形貌特征發(fā)生改變,由長桿狀變?yōu)槎虠U狀,且EPS的產(chǎn)量顯著減少;該菌株脫色CR動力學和熱力學符合準二級動力學、Langmuir等溫吸附規(guī)律;FTIR表明該菌體表面-OH、N-H、C-OH、N=N這些官能團對CR有吸附作用;UV/VIS分析和HPLC-MS分析揭示CR的偶氮雙鍵斷裂和磺酸基團脫落,使得其降解成分子量更小的1-氨基-2-羥基萘;在該降解過程起主要作用的是漆酶和偶氮還原酶;整個脫色過程中,吸附作用占比為54.67%,降解作用占比40.33%。(3)研究該菌在CR廢水中的沉降性能、在LB培養(yǎng)基中不同環(huán)境因素(鹽度、pH、溫度)對其EPS產(chǎn)量和自絮凝效率的影響以及EPS在自絮凝過程中的作用。結(jié)果表明菌株在CR廢水中有良好的沉降能力;通過相關性分析表明鹽度是影響自絮凝效率的關鍵因素之一;松散型EPS(LB-EPS)和緊密型EPS(TB-EPS)在自絮凝過程中均起作用且胞外多糖(PS)起主要作用;UV-VIS、3D-EEM、XPS分析以及細胞外凝膠蛋白電泳分析表明LB-EPS和TB-EPS主要靠表面的疏水性官能團C-(C/H)和C-O-C/C-O-H、大分子蛋白(PN)之間的相互作用使得細胞與細胞粘附在一起。綜上所述,本文初步建立A.lipolytica對偶氮染料CR的脫色效能,其能夠在有氧條件下實現(xiàn)高效脫色偶氮染料CR且有良好的泥水分離效果。本研究擴展可應用于脫色偶氮染料CR的菌株資源,有一定的工業(yè)應用潛力,為偶氮染料廢水的生物處理提供一定的理論意義。
【圖文】：

以及依賴氧化還原中間體的偶氮還原過程、細胞膜上的偶氮呼吸鏈。下面就細菌脫色偶逡逑氮染料的三種機理分別進行闡述：逡逑有氧條件下，通過特異性的偶氮還原酶直接催化偶氮的還原，具體過程如圖１．２邋ｔ２５］。逡逑ＮＡＤ（Ｐ）＋邋＇邋，邋ＦＭＮ邐ｅｎｚｙｍｅ邋＇邋，邋Ｃ３）邐Ｎ＝Ｎ邐Ｃ＾Ｄ逡逑ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ邋NB邋＾邋ＦＭＮＨ２邐ｅｎｚｙｍｅ邋NB、Ｃ３）邐叫順２邐ＣＡｔＴ）逡逑圖１－２好氧條件下細菌脫色偶氮染料的機制逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｚｏ邋ｄｙｅｓ邋ｂｙ邋ａｅｒｏｂｉｃ邋ａｚｏｒｅｄｕｃａｔａｓｅｓ逡逑厭氧環(huán)境下，一種是微生物體內(nèi)的非特異性的偶氮還原酶直接使偶氮染料接受電子逡逑從而被還原脫色ｆ５％另一種是由氧化還原中間體介導，比如醌化合物、黃素類化合物等，逡逑微生物氧化電子供體同時還原氧化還原中間體或者輔酶，使處于還原態(tài)的氧化還原中間逡逑體將電子轉(zhuǎn)移給偶氮染料

以及依賴氧化還原中間體的偶氮還原過程、細胞膜上的偶氮呼吸鏈。下面就細菌脫色偶逡逑氮染料的三種機理分別進行闡述：逡逑有氧條件下，，通過特異性的偶氮還原酶直接催化偶氮的還原，具體過程如圖１．２邋ｔ２５］。逡逑ＮＡＤ（Ｐ）＋邋＇邋，邋ＦＭＮ邐ｅｎｚｙｍｅ邋＇邋，邋Ｃ３）邐Ｎ＝Ｎ邐Ｃ＾Ｄ逡逑ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ邋NB邋＾邋ＦＭＮＨ２邐ｅｎｚｙｍｅ邋NB、Ｃ３）邐叫順２邐ＣＡｔＴ）逡逑圖１－２好氧條件下細菌脫色偶氮染料的機制逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｚｏ邋ｄｙｅｓ邋ｂｙ邋ａｅｒｏｂｉｃ邋ａｚｏｒｅｄｕｃａｔａｓｅｓ逡逑厭氧環(huán)境下，一種是微生物體內(nèi)的非特異性的偶氮還原酶直接使偶氮染料接受電子逡逑從而被還原脫色ｆ５％另一種是由氧化還原中間體介導，比如醌化合物、黃素類化合物等，逡逑微生物氧化電子供體同時還原氧化還原中間體或者輔酶，使處于還原態(tài)的氧化還原中間逡逑體將電子轉(zhuǎn)移給偶氮染料
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703;X172

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本文編號：2703968