Klebsiella sp.产絮凝剂的制备及絮凝剂结构与特性研究

摘要

微生物絮凝剂因其高效的絮凝活性,无毒、无二次污染等优点而成为水处理方向的研究热点。本论文从剩余污泥、河道底泥、泥土中筛选出10株所产絮凝剂絮凝活性高的菌种,通过综合考虑各自的絮凝活性大小和发酵时间长短,选择菌种S3作为后续研究菌种。并对其进行鉴定和发酵培养条件优化,分析所产微生物絮凝剂的化学组分,进一步研究了该絮凝剂的结构和特性,得到以下主要结论:
　　(1)通过对S3形态特征和理化特征分析,表明S3无鞭毛和芽孢,有荚膜,为革兰氏阴性菌。经DNA同源相似性比对,鉴定S3为克雷伯氏杆菌属(Klebsiella sp.)。Klebsiella sp.的最佳发酵培养条件为:葡萄糖20 g,(NH4)2SO41.88 g,KH2PO42 g,K2HPO45 g,MgSO4·7H2O0.2 g,FeSO4·7H2O0.01 g,NaCl0.5 g,H2O1 L, pH值为7~7.2,搅拌速率120 r/min,接种量1％(v/v),发酵培养时间24 h。在最佳条件下,可以提高Klebsiella sp.产微生物絮凝剂效率,及保持菌种性状的稳定性。
　　(2)通过离心分离Klebsiella sp.代谢产生的胞外分泌物,再经过乙醇提取,透析和凝胶过滤层析纯化,获得微生物絮凝剂 MBFX7,其产量为2.45 g/L。MBFX7的糖呈色反应和蛋白质呈色反应表明,其主要由糖类构成,并测定其相对分子量为2.25×105。红外光谱分析表明,MBFX7具有羟基、羧基、羰基和磷酸基团,但活性基团的数量会随着发酵时间的延长而减少;用MBFX7絮凝废水中的Cd2+以后,其原有的活性基团消失或被取代,表明活性基团对MBFX7的絮凝活性有较大贡献。
　　(3)MBFX7的稳定性研究表明:当环境温度低于80℃时,MBFX7的絮凝率均达90%以上;当环境pH值为7~12时,MBFX7的絮凝率能保持在82%以上;MBFX7具有较好的遗传稳定性。
　　(4)MBFX7的最佳絮凝条件为:在96 mL浓度为1 g/L的高岭土浑浊液中,加入10 g/L的CaCl2溶液1.5 mL,调节pH值至7~8,MBFX7的最佳投加量为2 mg/L,快速搅拌1 min,慢速搅拌4 min,静置5 min。用MBFX7絮凝处理实际工业废水,其对Mn、Fe、Zn、Cd、COD的去除率分别为98.29%、98.99%、99.27%、96.57%、79.92%。

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第1章 绪 论

1.1 絮凝剂的概述

1.2 微生物絮凝剂国外及国内研究进展

1.3 微生物絮凝剂絮凝机理研究进展

1.4 课题背景与主要研究内容

第2章 微生物絮凝剂产生菌的筛选与鉴定

2.1 实验材料与仪器

2.2 实验方法

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

第3章 Klebsiella sp.发酵培养条件优化

3.1 实验材料与仪器

3.2 实验方法

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第4章 微生物絮凝剂的提纯及结构、特性研究

4.1 实验材料与仪器

4.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

第5章 MBFX7的絮凝特性研究

5.1 实验材料与仪器

5.2 实验方法

5.3 结果与分析

5.4 本章小结

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢