發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 23:28

　　 水體中磷酸鹽過量而造成的富營養(yǎng)化是水處理方面的一大難題。雖然人們提出了很多解決的方法,但往往會伴隨著原料的不可回收、容易形成二次污染、處理效率低等問題的出現(xiàn)。隨著膜分離技術(shù)被應(yīng)用于磷酸鹽污水處理之后以上這些問題被解決。近幾年來,含蛋白仿生膜因其具有的特異的選擇性和高效性而備受追捧。這也為我們將水體中磷酸鹽的去除提供了新的方向。為了對水體中磷酸鹽進(jìn)行選擇性吸附以及除去,本文在親水性聚砜膜上構(gòu)建了含銅綠假單胞菌外膜蛋白p的仿生膜并驗(yàn)證其在水處理方面的效果。1、在菌體培養(yǎng)方面,從溫度、pH和磷酸鹽濃度這三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過研究之后發(fā)現(xiàn),菌體的35℃、pH 7.5以及磷酸鹽的濃度為0.2 mM的條件下能夠進(jìn)行最好的生長于繁殖,菌體最大的OD值可以達(dá)到2.7。而磷酸鹽濃度又對OprP表達(dá)量有很大的影響,所以我們對在不同磷酸鹽濃度條件下培養(yǎng)的菌體進(jìn)行蛋白的提取純化,發(fā)現(xiàn)只有在磷酸鹽濃度為0.1 mM時(shí)有明顯的蛋白條帶,說明菌體在磷酸鹽濃度為0.1 mM時(shí)有大量的目的蛋白存在。由于目的蛋白表達(dá)的最佳磷酸鹽濃度是0.1 mM,因此選擇35℃、pH 7.5以及磷酸鹽的濃0.1 mM的作為最終的菌體培養(yǎng)條件。2、探究了脂質(zhì)體粒徑均一性對蛋白插入量的影響,我們首先選擇不同磷脂濃度、干燥方式以及水化超聲時(shí)間對脂質(zhì)體粒徑均一性的影響進(jìn)行驗(yàn)證。利用動(dòng)態(tài)光散射對脂質(zhì)體粒徑進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)不同磷脂濃度、干燥方式對脂質(zhì)體粒徑的均一性影響較小,而水化超聲時(shí)間過長或者過短都會對脂質(zhì)體粒徑均一性產(chǎn)生較大的影響。利用透射電子顯微鏡對制備的脂質(zhì)體進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)體的粒徑存在差異,這與動(dòng)態(tài)光散射所檢測到的粒徑結(jié)果一致。我們選擇對不同超聲時(shí)間條件下產(chǎn)生的脂質(zhì)體進(jìn)行蛋白插入量的檢測。水化超聲時(shí)間為1 min時(shí)蛋白插入量最少,超聲時(shí)間為5 min時(shí)蛋白插入量最多。這與脂質(zhì)體粒徑均一性的規(guī)律相統(tǒng)一。從而說明蛋白的插入與脂質(zhì)體的粒徑均一性相關(guān)。3、在含OprP仿生膜的支撐基底制備方面,我們選擇制備親水性的聚砜膜。選擇共混添加不同量(0%,2%,4%,6%,8%,10%)的聚乙二醇來改變膜的親水性。通過比較制備的聚砜膜的孔隙率、接觸角、水通量以及截留率,我們發(fā)現(xiàn)含6%聚乙二醇的聚砜膜的性能最好。利用掃面電子顯微鏡對含聚乙二醇6%的聚砜膜進(jìn)行表面形態(tài)觀察,發(fā)現(xiàn)膜的表面孔徑大小為200 nm左右圓形且成孔均勻,效果比較理想。4、探究組裝成的含OprP仿生膜性能,主要從吸附、滲析和電滲析三個(gè)方面來驗(yàn)證它對磷酸鹽的特異性吸附和去除方面的效果。在膜吸附方面,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的五個(gè)小時(shí)內(nèi)含OprP的仿生膜的實(shí)驗(yàn)裝置中磷酸鹽的濃度從6.3 mg/L降到5.53mg/L;在膜滲析方面,反應(yīng)的5 h之內(nèi)陽極室的磷酸鹽濃度升高了約0.1 mg/L;說明傳質(zhì)的效率是十分低的,為了提高傳質(zhì)效率,接下來采用電滲析,在通電條件下磷酸鹽的滲透率是非電壓條件下的3倍左右,且在混合陰離子的條件下驗(yàn)證了含OprP的仿生膜能夠?qū)α姿猁}進(jìn)行特異性選擇。本文主要是在對組成仿生膜的三大主要成分進(jìn)行制備,然后構(gòu)建了含銅綠假單胞菌外膜蛋白p的仿生膜,并且證明它對能夠?qū)λw中磷酸鹽進(jìn)行吸附以及去除。仿生膜的構(gòu)建是多學(xué)科交叉的技術(shù),本研究對于解決磷酸鹽水污染問題提供新的思路和方法,也將有助于該仿生膜技術(shù)的進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ051.893;X703
【部分圖文】：

第二章 含 OprP 銅綠假單胞菌培養(yǎng)條件的優(yōu)化氣泡的產(chǎn)生，然后插入梳子，待凝膠充分聚合約 35 min 后小心的將梳子取出來將提取出來的外膜膜蛋白樣品與上樣緩沖液以 4:1 的比例混合均勻，然后再在100 ℃的溫度下進(jìn)行 5 min 得反應(yīng)以使蛋白變性，10000 g 作用力下離心 2 min取上清點(diǎn)樣。將制備完成的膠玻璃板放入電泳槽中，然后加入電泳緩沖液至短玻璃板被完全淹沒，用微量的移液槍取制備好的蛋白樣品和 marker 加入樣品孔中連接電源，把電壓大小調(diào)到 80 V，當(dāng)觀察到指示劑進(jìn)入分離膠層時(shí)，再把電壓調(diào)到 120 V。當(dāng)指示劑距離玻璃板底端 1 cm 時(shí)電泳結(jié)束，考馬斯亮藍(lán)染色脫色置凝膠成像系統(tǒng)觀察拍照。2.3 結(jié)果與討論2.3.1 不同溫度條件對菌體生長量的影響

圖 2.2 銅綠假單胞菌在不同 pH 下的菌體生長量與溫度對銅綠假單胞菌菌體生長量的影響相同，pH 對銅綠假單胞菌在缺磷培養(yǎng)基上的生長至關(guān)重要 ，因此我們在最佳的溫度條件下，進(jìn)行了 pH 對銅綠假單胞菌菌體生長量的影響，結(jié)果如圖 2.2 。在 pH 為 7.0 和 7.5 的條件下菌體能進(jìn)行比較旺盛的生長繁殖，在兩個(gè) pH 值下菌體的生長量基本一致，pH7.0 的最大值達(dá)到 2.0 而 pH 7.5 卻達(dá)到了 2.6，說明菌體在 pH 7.5 的條件下更具有生長的優(yōu)勢。這與研究銅綠假單胞的最適生長 pH 在 7.2 基本一致[24]。而在 pH 為 8.的條件下菌體的生長緩慢且不旺盛，是由于在堿性條件下，不利于菌體吸收外界營養(yǎng)成份，從而不能很好地進(jìn)行菌體的生長和繁殖。所以在以后的菌體培養(yǎng)選擇在 pH 7.5 的條件下進(jìn)行。

圖 2.3 銅綠假單胞菌在不同磷酸鹽濃度下的菌體生長量銅綠假單胞菌只有在缺磷條件下才能表達(dá)我們所需的目的蛋白 OprP ，因此我們需要尋找適合菌體生長的磷酸鹽濃度與菌體表達(dá)的缺磷條件相結(jié)合，從而選出最佳的磷酸鹽濃度來獲得最大量的目的蛋白 OprP。因此我們選在在不同的磷酸鹽濃度下對菌體進(jìn)行培養(yǎng)，所選擇的磷酸鹽濃度分別為 0.05 mM、0.1 mM、0.mM，它們對菌體生長的影響如圖 2.3 所示。菌體在三個(gè)不同的磷酸鹽濃度下都可以進(jìn)行生長，且生長的規(guī)律一致�？梢钥闯隽姿猁}濃度越低菌體生長越緩慢2.3.4 外膜蛋白純化的 SDS-PAGE 電泳分析
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本文編號：2835699