本文選題：聚乙烯醇　切入點：黃孢原毛平革菌　出處：《湖南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：固定化微生物技術(shù)是利用物理或化學手段將具有特定生理功能的游離微生物固定于載體材料內(nèi)部或表面,并對該固定化微生物加以有效利用的一門技術(shù)。該技術(shù)具有微生物活性高、單位空間微生物密度高、耐受性好、抗沖擊負荷能力強、處理效率高、重復(fù)利用率高等優(yōu)點,目前已在廢水處理中得到較為廣泛的應(yīng)用。近年來,廢水污染日益嚴重,污染組分也由單一污染物向多種污染物蔓延,其中,重金屬和有機污染物形成的復(fù)合污染問題引起研究者們的廣泛關(guān)注,這主要是因為這兩種污染物均為較難去除的有毒物質(zhì),它們不僅對水體造成嚴重污染,還會對人體造成較大危害。聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)具有價格低廉、親水性好、機械強度高、化學穩(wěn)定性強、不易被生物分解、無生物毒害性等優(yōu)點,被廣泛作為固定化微生物的載體材料。但是PVA因其黏性和水溶脹性大而對固定化載體的制備產(chǎn)生附聚作用,故本文在PVA載體中加入海藻酸鈉、粉末活性炭、二氧化硅、沸石粉等添加劑,以改善PVA的機械性能及其黏連現(xiàn)象。并且利用制備的PVA復(fù)合載體固定化白腐真菌的模式菌種——黃孢原毛平革菌,這是因為該菌種對重金屬和異生質(zhì)類污染物均具有較強去除能力。然后,將這種新型的PVA固定化黃孢原毛平革菌用于生物修復(fù)復(fù)合廢水中重金屬鎘和2,4-二氯酚(2,4-DCP)。本論文全面系統(tǒng)地研究了投加量、接觸時間、鎘初始濃度和2,4-DCP初始濃度等因素對PVA固定化黃孢原毛平革菌去除重金屬鎘和降解有機污染物2,4-DCP的影響;考察了吸附降解過程中,溶液中p H值和胞外蛋白含量的變化情況;探究了PVA固定化黃孢原毛平革菌對鎘的去除機理和對2,4-DCP的降解機理。本文的具體研究成果為:當復(fù)合廢水中鎘和2,4-DCP的初始濃度分別為20 mg/L和40mg/L時,PVA固定化黃孢原毛平革菌對鎘和2,4-DCP的去除效率達到最佳,分別為78%和95.4%,并且其大大改善了黃孢原毛平革菌對鎘和2,4-DCP的耐受能力,即使在較高的鎘初始濃度條件下,鎘的去除率仍在60%以上,在不同2,4-DCP初始濃度條件下,2,4-DCP的降解率均高于90%;一定范圍內(nèi)鎘和2,4-DCP初始濃度的增加能促進胞外蛋白的分泌,并對溶液中p H值產(chǎn)生一定的影響;PVA固定化黃孢原毛平革菌可能把低濃度的2,4-DCP作為碳源和能源,把胞外分泌蛋白作為氮源,加以利用,進一步去除廢水中鎘和2,4-DCP;此外,吸附-脫附實結(jié)果表明,PVA固定化黃孢原毛平革菌可重復(fù)利用,經(jīng)3次吸附-脫附過程后,鎘的解吸率高達98.9%且去除能力無明顯降低,對2,4-DCP也具有較好的降解效果,且該固定化小球保持完整的球狀,未出現(xiàn)分解的現(xiàn)象。結(jié)合環(huán)境掃描電鏡(SEM)和X射線光電子能譜(EDAX)分析可知,PVA固定化黃孢原毛平革菌主要借助于固定化材料及其表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的菌絲體吸附鎘離子,吸附后的菌絲體變得致密,并在其表面形成泥狀物質(zhì);傅里葉紅外變化光譜(FTIR)的研究結(jié)果表明,PVA固定化黃孢原毛平革菌中負責去除重金屬鎘的主要功能基團有羥基、羧基和氨基;根據(jù)氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)的分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)2,4-DCP被分解為反丁烯二酸和正己醇等降解產(chǎn)物。綜上所述,PVA固定化黃孢原毛平革菌能夠同時有效地去除廢水中的重金屬和有機污染物,為PVA固定化微生物技術(shù)在廢水領(lǐng)域的普遍應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。
[Abstract]:Immobilized microorganism technology is free microorganisms by physical or chemical means to have a specific physiological function is fixed on the carrier material or internal surface, and the immobilized microorganism technology to an effective use. This technology has high microbial activity, microbial spatial units, high density, good tolerance, strong anti shock loading capability, high efficiency, high recycling rate advantages, has been widely used in wastewater treatment. In recent years, water pollution is becoming increasingly serious, the pollution components from a single variety of pollutants to the spread of pollutants, the formation of the combined pollution of heavy metals and organic pollutants caused widespread concern of researchers, the main this is because the two pollutants are difficult to remove toxic substances, they are not only the water causing serious pollution, will cause greater harm to the human body. Poly (polyv Inyl alcohol, PVA) has the advantages of low cost, good hydrophilicity, high mechanical strength, chemical stability, easily biodegradable, has no biological toxicity, is widely used as carrier materials of immobilized microorganism. But the PVA because of its viscosity and water swelling and the immobilized carrier preparation generate agglomerate so in this paper, the PVA vector with sodium alginate, powder activated carbon, silica, zeolite powder and other additives to improve the mechanical properties of PVA and its adhesion phenomenon. And the use of immobilized white rot fungus PVA composite carrier preparation mode, fungus Phanerochaete Chrysosporium, this is because the bacteria are has a strong ability to remove heavy metals and xenobiotics pollutants. Then, the new PVA immobilized phanerochaetechrysosporium for bioremediation of heavy metal cadmium in composite wastewater and 2,4- two chlorophenol (2,4-DCP). This paper comprehensively and systematically Study on the dosage, contact time, initial concentration of cadmium factor and the initial concentration of 2,4-DCP and 2,4-DCP heavy metal cadmium removal effect of organic pollutants degradation of PVA immobilized Phanerochaete Chrysosporium; adsorption was investigated in the degradation process, the changes of P H and protein content of the cell in solution; explore the mechanism the removal of PVA immobilized Phanerochaete Chrysosporium on cadmium and 2,4-DCP degradation mechanism. The research results of this paper is: when the initial concentration of cadmium and 2,4-DCP compound in the wastewater were 20 mg/L and 40mg/L, PVA immobilized Phanerochaete Chrysosporium on cadmium removal efficiency 2,4-DCP and achieve the best. Were 78% and 95.4%, and it has greatly improved the Huang Baoyuan Chrysosporium tolerance to cadmium and 2,4-DCP, even in the condition of higher initial concentration of cadmium, cadmium removal rate is still above 60%, at different initial 2,4-DCP concentrations, 2,4-DCP The degradation rates were higher than 90%; the increase in a certain range of cadmium and the initial concentration of 2,4-DCP can promote the secretion of extracellular proteins, and have a certain impact on the solution of P H; PVA immobilized phanerochaetechrysosporium may have low concentrations of 2,4-DCP as carbon and energy sources, the extracellular protein as nitrogen the source, to use, to further remove cadmium and 2,4-DCP in waste water; in addition, adsorption desorption results show that PVA immobilized phanerochaetechrysosporium can be reused after 3 adsorption desorption process, the desorption rate of cadmium was as high as 98.9% and the removal ability decreased obviously, also has the effect of degradation 2,4-DCP well, and the immobilized beads maintain the integrity of the ball, no decomposition phenomenon. Combined with environmental scanning electron microscopy (SEM) and X ray photoelectron spectroscopy (EDAX) analysis shows that PVA immobilized phanerochaetechrysosporium mainly by immobilized material and its surface shape The adsorption of cadmium ion mycelia mesh structure, mycelium after adsorption became dense, and mud material formed on the surface; Fourier transform infrared spectrum changes (FTIR) results show that PVA immobilized phanerochaetechrysosporium responsible for the main function of cadmium removal group with hydroxyl, carboxyl and amino; according to the GC-MS (GC-MS) analysis results, found that 2,4-DCP was decomposed into fumaric acid and hexyl alcohol degradation products. In summary, PVA immobilized Phanerochaete Chrysosporium can effectively remove heavy metals in wastewater and organic pollutants, to provide theoretical guidance for the universal application of immobilized microorganism technology PVA in the field of wastewater.

【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703;X172

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本文編號：1565242