【摘要】：木質(zhì)素是一種由苯丙烷結(jié)構(gòu)基本單元(對羥苯基結(jié)構(gòu)、愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)和紫丁香基結(jié)構(gòu))通過C-C鍵和C-O-C鍵等多種復雜的鍵型聚合形成的三維立體芳香族化合物。木質(zhì)素廣泛存在于植物體的細胞壁中,緊緊的包裹在纖維素和半纖維素的外面,在保持植物的完整性和免受病原微生物攻擊方面起著重要的作用,是自然界中含量僅次于纖維素的一種可再生有機物資源。由于其分子量大、結(jié)構(gòu)復雜,自然降解速度緩慢,是地球生物圈中碳循環(huán)的主要障礙之一。紫丁香基是木質(zhì)素中最復雜的一種基本結(jié)構(gòu)單元,在硬木木質(zhì)素50%左右為紫丁香結(jié)構(gòu)單元。芥子酸作為紫丁香基的重要前體物質(zhì),使其成為最難生物降解的一種木質(zhì)素單體化合物。此外,堿木質(zhì)素及各種小分子木質(zhì)素單體化學物是造紙廢水中的主要污染物,也是造成造紙廢水高COD、高色度、高毒性及難處理的主要原因。因此,木質(zhì)素的降解一直是國內(nèi)外的研究熱點,涉及的研究主要包括:物理法、化學法、物理化學法、生物降解法等。其中,利用生物技術(shù)處理木質(zhì)素,不僅具有經(jīng)濟環(huán)保的優(yōu)點,還可以降低環(huán)境污染、變廢為寶,實現(xiàn)木質(zhì)纖維素資源的再利用,近年來越來越受到國內(nèi)外學者的關(guān)注。前期課題組篩選得到一株霉菌Aspergillus sp.F-1,初步研究表明該菌具有良好的木質(zhì)降解性能�；谇捌诔醪降膶嶒灲Y(jié)果,本文繼續(xù)開展了Aspergillus sp.F-1降解木質(zhì)素及其處理造紙廢水的相關(guān)研究,取得了以下研究成果及結(jié)論:(1)(1)Aspergillus sp.F-1可以在芥子酸為唯一碳源的培養(yǎng)基中形成優(yōu)勢生長;(2)相對于其他實驗組,芥子酸濃度為200mg/L時,Aspergillus sp.F-1的生長最為良好,且在16 h內(nèi)可以實現(xiàn)對芥子酸的完全降解;(3)紫外光譜和紅外光譜的分析結(jié)果表明6 h至16 h這個10 h區(qū)間是Aspergillus sp.F-1降解芥子酸的重要時期。(4)液相色譜及總有機碳(TOC)測定結(jié)果表明,在16h內(nèi)芥子酸的降解率可達99.44%,總有機碳(TOC)的降解率為99.12%。(5)GC-MS分析結(jié)果表明,Aspergillus sp.F-1對芥子酸的降解分胞外降解和胞內(nèi)降解兩步進行,GC-MS檢測到的胞外降解產(chǎn)物為2-6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚和愈創(chuàng)木酚,而胞內(nèi)反應比較復雜,苯環(huán)物質(zhì)的存在充分證明了Aspergillus sp.F-1對芥子酸的降解過程的一部分是在細胞內(nèi)進行的。(2)對Aspergillus sp.F-1降解木質(zhì)素的條件進行優(yōu)化研究,確定Aspergillus sp.F-1降解木質(zhì)素的優(yōu)化條件為:氮源NaNO3,培養(yǎng)溫度30℃,培養(yǎng)基pH=7,振蕩箱轉(zhuǎn)速150 r/min。對優(yōu)化條件下Aspergillus sp.F-1產(chǎn)木質(zhì)素降解酶情況進行了研究,實驗表明:霉菌Aspergillus sp.F-1可產(chǎn)錳過氧化物酶和漆酶,不產(chǎn)木質(zhì)素過氧化物酶。在優(yōu)化條件下漆酶酶活最高可達1021U/L,錳過氧化物酶酶活最高可達60U/L,漆酶酶活遠遠超過錳過氧化物酶酶活。(3)基于上述實驗結(jié)果對Aspergillus sp.F-1處理造紙廢水進行了研究,優(yōu)化后的色度去除條件為:葡萄糖10 g/L、菌種投加量4 g/L,pH為7,在優(yōu)化條件下可將色度降低38.24%。降解過程中主要是漆酶和過氧化物酶在起作用,紫外光譜分析表明,在降解過程中廢水中木質(zhì)素類化合物正在逐漸減少。GC-MS分析結(jié)果顯示廢水中含有發(fā)色基團的有機物被降解。
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【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X793

【參考文獻】

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本文編號：2414003