脂肪醇聚氧乙烯醚降解菌的筛选与鉴定.doc

毕业设计〔论文〕〔2009届〕题 目脂肪醇聚氧乙醚降解菌的筛选和鉴定 / 摘要脂肪醇聚氧乙烯醚降解菌的筛选和鉴定摘要：随着现代生物技术的发展,微生物在环境保护方面的应用前景越来越广阔本研究通过用筛选脂肪醇聚氧乙烯醚〔alkyl alcohol polyoxyethylene ether,AEO〕降解菌的方法,对我国工业中用量最大的非离子表面活性剂AEO进行降解特性研究从市清潭污水处理厂采集活性污泥,通过富集和划线培养获得两株对AEO有较强降解能力的纯培养A-1和A-2根据其形态特征、培养特征和生理生化特征等,经初步鉴定为假单胞菌属当温度为30℃、pH7.0、接种量为5%、AEO浓度为0.5‰时,培养108小时后,用KI-I2分光光度法测定其降解能力,两株菌株的降解效率均达到90%关键词：脂肪醇聚氧乙烯醚；筛选；鉴定；生物降解Screening and identification of bacterial strains for degrading Alkyl alcohol polyoxyethylene etherAbstract: With the development of modernbiotechnology, and more microorganism have a more and more broad range of applications in environment disposal. Inthis paper,characteristics of bacteria degradingalkyl alcohol polyoxyethylene ether , which is the most popular used nonionic surfactant in our industry,were studied by screening screening microorganisms which could degrade AEO through slective medium for AEO.Sludge sample were collected from wastewater treatment plant in Qingtan of Changzhou.Two strains named A-1 and A-2 which have the strong competence of degrading were selected from above sludge by enrichment and purification,culture characteristics,and physiological and biochemical reactions, A-1and A-2 was identified as Pseudomonas sp. The degradation ability to AEO of two strains which I had screened was determined by spectrophotometer with KI-I2 solution at the concentration of 1%.The degration rates for AEO both reach to 90% and concentration for AEO at 500mg/L within 108 hours at 30℃, pH7.0,with inoculating quantity at 5%.Keywords:alkyl alcohol polyoxyethylene ether;screening; identification; biodegradation目 录摘要I目录III1 前言11.1 研究背景11.2 国外研究现状21.2.1 泡沫分离方法21.2.2膜分离法21.2.3凝处理法21.2.4吸附处理法21.2.5催化氧化处理法21.2.6生物方法的现状与问题31.2.7 发展趋势—复极性固定床电解法31.2.8 AEO生物降解性和降解机理41.3 研究目的和意义41.4 研究容41.5 研究路线52 材料与方法62.1 实验仪器、药品62.1.1 主要实验仪器62.1.2 主要试剂、药品和培养基62.1.3 培养基72.2降解脂肪醇聚氧乙烯醚〔AEO〕的菌种的分离筛选82.2.1降解AEO菌种土样的采集82.2.2制备土壤悬液82.2.3菌种的富集82.2.4菌种筛选82.2.5菌种分离纯化82.4 AEO7浓度的测定—KI-I2法分光光度法92.4.1 AEO浓度测定原理92.4.2 特征吸收波长的测定92.4.3 AEO7浓度标准曲线的绘制92.4.3 筛选菌种降解性能的测定102.5 菌种鉴定102.5.1 菌落形态102.5.2 革兰氏染色102.5.3 氧化酶实验112.5.4 过氧化氢酶试验112.5.5 淀粉水解试验112.5.6 氧化发酵试验122.5.7 吲哚试验122.5.8 甲基红试验122.5.9 乙酰甲基甲醇试验〔V-P试验〕132.5.10 利用柠檬酸盐试验132.5.11 产H2S试验132.6 菌种保藏133. 结果与讨论143.1 菌株对AEO7降解效率143.1.1 AEO7特征吸收波长的确定143.1.2 标准曲线的绘制143.1.3降解效率的比较153.1.4 降解效率的计算153.2菌种鉴定173.2.1菌落形态的观察173.2.2兰氏染色173.2.3 细菌大小的测定183.2.4 细菌生理生化试验194 结论与展望214.1 结论214.2 展望21参考文献22致241 前言1.1 研究背景工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。

随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全对于保护环境来说,工业废水的处理比城市污水的处理更为重要工业废水的处理虽然早在19世纪末已经开始,并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践,但是由于许多工业废水成分复杂,性质多变,至今仍有一些技术问题没有完全解决脂肪醇聚氧乙烯醚〔alkyl alcohol polyoxyethylene ether ,AEO〕是一类非离子表面活性剂的总称是长链脂肪醇与环氧乙烷通过加成反应制得的通式：R—O—〔—CH2CH2O—〕n—HR一般为不饱和的或饱和的C8—C20羟烃n环氧乙烷的加成数,也就是表面活性剂分子中氧乙烯基的数目n越大,分子亲水基上的氧越多,与水就能形成更多的氢键,水溶性就越好,n=1—5时,能溶于油而不溶于水常用于制备硫酸酯类阴离子表面活性剂的原料n=6—8时能溶于水,常用于纺织品的洗涤和油脂乳化剂n=6—20时工业上用作乳化剂、与染剂当R为C7-9,n=5时生成的脂肪醇聚氧乙烯醚在工业上被称作渗透剂JFC当R为C12-18,n=15—20时,生成的脂肪醇聚氧乙烯醚在工业上被称作平平加。

而当R为C12时,生成的脂肪醇聚氧乙烯醚俗称AEO[1]脂肪醇聚氧乙烯醚是最重要的一类非离子表面活性剂,分子中醚键不易被酸碱破坏,所以稳定性较高,水溶性较好,耐电解质,泡沫小,能生物降解,除了在印染行业大量使用外还大量适用于低泡液洗涤剂其生物降解性与乙氧基的加成数目成反比,由于它的水溶性较好并且泡沫小,给污水处理后的出水感官上有很大的迷惑性脂肪醇聚氧乙烯醚〔AEO〕类非离子表面活性剂是非离子表面活性剂的主要产品,包括AEO系列、JFC系列、平平加系列,它们被广泛乳化剂、分散剂、洗涤剂等[1],在日常生活、工业生产中起着重要的作用表面活性剂的用量也从1950年全球表面活性剂生物用量3500t/a增加到1990年的4.3×106t/a,而到1996年全世界表面活性剂的用量已超过了9×106t,预计到2050年其用量将达到1.8×108t[2]由于AEO系列表面活性剂的生物降解性比传统的阴离子和阳离子表面活性剂的降解性要高[3],所以它正在工业上的作用与日俱增但是表面活性剂大量工业化使用后,因其不易降解性使水体、土壤受到污染,进人下水道后还经常与其他有机物质如蛋白质一起产生泡沫、气味等,给工业、生活废水净化带来了相当大的问题[4,5],表面活性剂对微生物、水生植物和鱼类等有毒性,长期高浓度存在会使水生环境恶化,其环境安全性逐渐引起重视[6]。

聚氧乙烯醚类表面活性剂对水生动植物、土壤微生物的损害比较大,因此对其治理显得非常重要1.2 国外研究现状1.2.1泡沫分离方法泡沫分离方法是向AEO废水中曝气,从而产生大量的气泡,使AEO吸附于气泡表面并随气泡浮升至水面,除去形成的泡沫层,从而将AEO从废水中分离该法对AEO去除率高,工艺操作简便,运行稳定,能耗低,适用于处理较低浓度的AEO废水,但对COD的去除率不高,泡沫浓缩液经絮凝脱水后的滤渣可能造成二次污染工程实践中常采用泡沫分离塔实现泡沫分离,并常与其他技术组成组合工艺常用的有泡沫分离一混凝法泡沫分离一生物接触氧化法等采用煤渣吸附—絮凝沉淀—泡沫分离技术的组合工艺处理AEO废水去除率可达95%以上1.2.2膜分离法超滤和纳滤技术是处理AEO废水的有效方法当废水中AEO的浓度小于其临界胶束浓度,此时AEO的分子量较小,因而适用纳滤技术处理;当AEO的浓度大于其临界胶束浓度,此时AEO的分子量较大,则适用超滤技术新兴的膜生物反应器技术综合了膜分离和生物处理技术的优点,目前对AEO废水的处理正处于小试阶段,今后研究的重点是与其他技术的联用以及克服膜污染问题现已有将粉末活性炭吸附与微滤技术联合,该技术可以提高AEO的去除率,缓解膜的堵塞。

1.2.3混凝处理法混凝法处理AEO废水效果理想、成本低、易操作,但降解不彻底,产生大量废渣与污泥目前的研究集中在与其他技术的联合使用和开发出针对阴离子表面活性剂的高效的混凝剂已报道的有用聚合硫酸铁作混凝剂,处理低、高浓度的AEO废水,出水均可达到国家排放标准 <对于高浓度的AEO废水需后续的中和泡沫分离处理>组合工艺有微电解一混凝沉淀法,混凝沉淀冰解酸化一接触氧化法等1.2.4吸附处理法常用的吸附剂主要包括活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等活性炭在常温下对AEO废水处理效果理效果较好但再生能耗大,且再生后无法完全恢复吸附能力,因而限制了其应用天然的粘土矿物类吸附剂货源充足、价廉,应用较多为了提高吸附容量和吸附速率,对这类吸附剂研究的重点在于吸附性能、加工条件的改善和表面改性等方面用硼泥处理表面活性剂废水,AEO的去除率达94%左右,硼泥再生后对AEO去除率仍可达94%吸附树脂处理表面活性剂废水,其吸附速率快、稳定性好、再生容易,但是预处理较繁琐,一次性投资大未来应重点开发价廉的吸附材料,如对工业废物再利用以CaO为改性剂的粉煤灰作为吸附剂,对表面活性剂的去除率可达95%以上1.2.5催化氧化处理法催化氧化法是对化学氧化法的改进与强化,主要有均相氧化法,光催化氧化法和多相氧化法Fenton法属均相氧化法,目前研究的热。