本文關鍵詞：1,2,3-三氮唑和鈀納米顆粒修飾的聚砜膜抗生物污垢研究

  更多相關文章： 膜污染 連續(xù)滴流生物膜反應器 好氧膜生物反應器 1 2 3-三氮唑 Pd納米顆粒

【摘要】：膜生物反應器(MBR)具有高效固液分離的優(yōu)點而被廣泛應用在各種污水處理。然而,此方法容易受到膜生物污染。在本論文中,我們研究了經過1,2,3-三氮唑基團和Pd納米顆粒修飾的聚砜(PSU)膜(PSU-TriN-0%,PSU-TriN-23%,PSU-TriN-94%,PSU-TriN-Ions,PSU-TriN-NPs)分別在單細胞連續(xù)滴流生物膜反應器(DFR)和多細胞好氧膜生物反應器(AeMBR)中的抗生物膜污染效果。實驗驗證了1,2,3-三氮唑和Pd納米顆粒修飾的膜的強抗生物膜能力,研究了該膜材料抗生物膜能力的機理,以期為后續(xù)的實際應用提供理論依據(jù)。主要研究結論如下:(1)透射電子顯微鏡顯示Pd納米顆粒均勻分布于PSU-TriN膜表面;在所有膜當中,PSU-TriN-Ions和PSU-TriN-NPs表面顯示出最粗糙,其粗糙系數(shù)Ra分別達到56.8和56.9。接觸角測量顯示PSU-TriN-NPs親水性最強,達到47.72±1.34°。(2)銅綠假單胞菌生物膜測試顯示,1,2,3-三氮唑或金屬Pd的存在能顯著抑制該微生物的生長:激光共聚焦顯微鏡圖片顯示1,2,3-三氮唑或金屬Pd修飾的膜上活細胞/死細胞比例均為小于1;而流式細胞儀結果與上述一致,PSU-TriN-0%上活細胞數(shù)量顯著性多余其他修飾過的膜。在EPS測量中發(fā)現(xiàn)1,2,3-三氮唑或金屬Pd的存在能顯著抑制多糖和Pel的產生,但是實驗結果顯示蛋白含量并無顯著性差異。PSU-TriN-0%分別在好氧中和厭氧中含有2.34±0.20μg/(mL.cm2)和3.25±0.26μg/((mL.cm2)多糖,顯著性多余PSU-TriN-23%,PSU-TriN-49%,PSU-TriN-94%(t檢驗,P值均小于0.03);同樣地,比較PSU-TriN-94%與PSU-TriN-Ions和PSU-TriN-NPs,發(fā)現(xiàn)PSU-TriN-NPs能進一步抑制多糖的產生,但是PSU-TriN-Ions不能。Pel的定量與多糖結果一致。本實驗由于LB培養(yǎng)基的干擾,未能準確定量EPS中蛋白含量。(3)PSU-TriN-0%,PSU-TriN-94%和PSU-TriN-NPs膜的好氧膜生物反應器證明PSU-TriN-NPs具有良好的抗生物膜污染能力。TMP記錄顯示PSU-TriN-NPs的增長最緩慢,在其他膜到達到臨界膜污染時僅有40 kpa(run 1)和10 kpa(run 2)。EPS測量顯示PSU-TriN-NPs不僅能抑制多糖產生,同時也能降低蛋白的含量。在run 1和run 2中,PSU-TrIN-NPs上生物膜中多糖含量分別為48.14±10.72μg/cm2和5.86±0.48μg/cm2,明顯低于對照膜。在run 1中,PSU-TriN-NPs上生物膜中蛋白濃度大約為34.14μg/cm2,顯著性低于其他兩種膜(PSU-TriN-0%和PSU-TriN-94%)(t值檢驗,P值分別為0.00和0.00),而run 2中,PSU-TriN-NPs上生物膜中蛋白濃度大約為4.40μg/cm2,其顯著性低于被測試的對照膜PSU-TriN-0%(t值檢驗,P值等于0.00)。此外,ATP,AI-2定量結果證明PSU-TriN-NPs能抑制微生物的活細胞數(shù)量,減少生物膜基質中的群感效應分子。(4)生物膜中微生物群落結構分析揭示PSU-TriN-NP抗生物污垢原因。差異性分析顯示,PSU-TriN-NPs與PSU-TriN-0%膜形成完全不相同的微生物群落結構(ANOSIM,run 1中,R=0.889和run 2中,R=0.815,P=0.1)。特別地,PSU-TriN-NPs在生物膜中占主導地位的Unclassified Acidobacteria GP4菌的相對豐度僅有12.4%,比低于對照PSU-TriN-0%膜上低35%。同樣地,在run 2中,PSU-TriN-NPs比低于對照PSU-TriN-0%膜上低52%此外,在OUT水平上,Terrimonas lutea,Acinetobacter和Acidovorax等分別與微生物的粘附,生物膜的形成或基質內群感效應分子分泌相關的微生物均被1,2,3-三氮唑和Pd納米顆粒存PSU-TriN-NPs膜抑制。
【關鍵詞】：膜污染 連續(xù)滴流生物膜反應器 好氧膜生物反應器 1 2 3-三氮唑 Pd納米顆粒
【學位授予單位】：中國科學院重慶綠色智能技術研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 膜污染控制方法研究12-15
• 1.1.1 微生物抑制劑處理12-13
• 1.1.2 營養(yǎng)物的限制13
• 1.1.3 生物群感效應控制13-14
• 1.1.4 抗菌性納米材料的應用14
• 1.1.5 膜表面修飾14-15
• 1.2 氯化有機物污染廢水及其傳統(tǒng)處理技術15-16
• 1.3 Pd的催化效應16-17
• 1.4 基于Pd催化反應的局限性和潛在解決方案17-18
• 1.5 鈀固定的膜系統(tǒng)易受生物污損影響18-20
• 1.6 本實驗研究路線20-21
• 第2章 膜的制備及表征測試21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗材料與儀器21-22
• 2.2.1 實驗材料21-22
• 2.2.2 主要實驗儀器22
• 2.3 實驗方法22-23
• 2.3.1 膜的合成22
• 2.3.2 透射電子顯微鏡確認鈀納米顆粒的分布22-23
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡觀察23
• 2.3.4 原子力顯微鏡觀察23
• 2.3.5 接觸角的測量23
• 2.4 結果與討論23-29
• 2.4.1 Pd納米顆粒均勻分布于膜表面23-25
• 2.4.2 金屬Pd的修飾增加膜表面粗糙程度25-28
• 2.4.3 1,2,3-三氮唑和Pd金屬的修飾改變膜表面的親疏水性28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第3章 人工生物膜反應器（Drip-flow biofilm reactor）抗生物膜污染測試30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 實驗材料與儀器30-31
• 3.2.1 實驗材料30
• 3.2.2 主要實驗儀器30-31
• 3.3 實驗方法31-34
• 3.3.1 模式微生物31
• 3.3.2 滴流式膜反應器（DFR）的安裝31-32
• 3.3.3 膜樣品的處理32
• 3.3.4 激光共聚焦顯微鏡表面觀察生物膜32
• 3.3.5 生物膜中活細胞計數(shù)32
• 3.3.6 總蛋白定量32-33
• 3.3.7 總糖定量33
• 3.3.8 Pel的測定33-34
• 3.4 結果與討論34-41
• 3.4.1 1,2,3-三氮唑和金屬Pd修飾后的膜能抑制銅綠假單胞菌的生長34-38
• 3.4.2 蛋白測量被干擾38-39
• 3.4.3 1,2,3-三氮唑和金屬Pd修飾后的膜可抑制EPS中多糖的含量39-40
• 3.4.4 銅綠假單胞菌生物膜中Pel多糖可被 1,2,3-三氮唑和金屬Pd納米顆粒抑制40-41
• 3.5 本章小結41-43
• 第4章 好氧膜反應器（AeMBR）生物膜污染測試43-62
• 4.1 引言43
• 4.2 實驗材料與儀器43-44
• 4.2.1 實驗材料43-44
• 4.2.2 主要實驗儀器44
• 4.3 實驗方法44-52
• 4.3.1 好氧膜生物反應器（AeMBR）反應器設定44-45
• 4.3.2 AeMBR運行以及水質監(jiān)測45-46
• 4.3.3 膜樣品的處理46
• 4.3.4 總蛋白含量的檢測46
• 4.3.5 多糖的定量46
• 4.3.6 ATP濃度檢測46
• 4.3.7 AI-2 含量的測定46-47
• 4.3.8 16s基因高通量測序及分析47-52
• 4.4 結果與討論;52-59
• 4.4.1 PSU-TriN-NPs在AeMBRz中表現(xiàn)出較慢的TMP增長52-53
• 4.4.2 PSU-TriN-NPs膜上EPS呈現(xiàn)出最低的蛋白濃度53-55
• 4.4.3 1,2,3-三氮唑和Pd納米顆粒抑制生物膜中多糖產生55-56
• 4.4.4 1,2,3-三氮唑和Pd納米顆粒顯示出較強抗菌性56-57
• 4.4.5 PSU-TriN-NPs膜上AI-2 濃度顯著降低57
• 4.4.6 PSU-TriN-NPs膜可以影響生物膜中群落結構57-59
• 4.5 本章小結59-62
• 第5章 結論與建議62-63
• 5.1 結論62
• 5.2 建議62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-68
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：953584