鼠李糖脂的制備及其在修復(fù)多氯聯(lián)苯污染土壤中的應(yīng)用.pdf

1、在充分綜述國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,研究了生物表面活性劑鼠李糖脂的制備及其在修復(fù)多氯聯(lián)苯(PCBs)污染土壤中的應(yīng)用。
　　 通過(guò)單因素及正交實(shí)驗(yàn)對(duì)銅綠假單胞桿菌AB93066產(chǎn)鼠李糖脂(RL)的發(fā)酵培養(yǎng)基配方和產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明最佳培養(yǎng)基配方為:ρ(酵母膏)=0.2g/L,ρ(豆油)=120g/L,ρ(NaNO3)=6.5g/L,ρ(KH2PO4)=1.0g/L,ρ(Na2HPO4·12H2O)=1.0g/L,ρ(Mg

2、SO4·7H2O)=0.1g/L,ρ(FeSO4·7H2O)=0.2g/L,pH=6.0。RL的最佳收獲期在發(fā)酵后156h～168h。發(fā)酵生產(chǎn)RL的擴(kuò)大試驗(yàn)表明,在最優(yōu)發(fā)酵條件下RL的產(chǎn)量可達(dá)56g/L以上,提取后的RL可將去離子水的表面張力降至29.01mN/m。用高效液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)一步分析了所提取的RL的組成,其分別為二鼠李糖脂(R1)和單鼠李糖脂(R2)兩種同系物。R1和R2的臨界膠束濃度(CMC)分別為0.03mmol/

3、L和0.04mmol/L。通過(guò)正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)找到了一種新的RL提取方法,即預(yù)處理酸沉淀冷凍干燥法。與傳統(tǒng)方法提取的RL相比,新方法提取的RL純度更高,且其產(chǎn)量提高了8.8g/L,CMC降低了5mg/L;傳統(tǒng)工藝需要大量的氯仿和甲醇等有毒溶劑,而新工藝不需要這些有毒物質(zhì)。
　　 RL對(duì)PCBs的增溶作用主要是由于表面活性劑膠束作用的結(jié)果,隨PCBs分子中氯含量的增大而減小。RL對(duì)PCBs的增溶作用要高于三種非離子化學(xué)表面活性劑POE

4、(6)、POE(10)和Brij35。PCBs在RL溶液中的膠束相/水相分配系數(shù)(Kmc)隨PCBs的疏水性增強(qiáng)而增大。PCBs的辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)logKow與logKmc之間的線性回歸方程為:logKmc=0.48logKow+3.08。PCBs在共溶時(shí)的表觀溶解度小于其作為單一溶質(zhì)時(shí)的表觀溶解度。適當(dāng)增加Na+、Mg2+、Ca2+的濃度對(duì)RL溶液增溶2,2',4,4'CB有顯著的促進(jìn)作用,但Ca'2+不宜超過(guò)0.2mmol/L

5、。無(wú)機(jī)陰離子Cl-、NO3-、SO42-對(duì)RL溶液增溶2,2',4,4'CB的影響很小。RL與非離子表面活性劑對(duì)PCBs的增溶存在協(xié)同效應(yīng),其協(xié)同增溶作用的大小與其中非離子表面活性劑的HLB值呈正相關(guān)。pHX寸RL增溶2,2',4,4'CB的影響與RL的濃度有關(guān),當(dāng)ρ(RL)=300mg/L時(shí),隨著pH從5.5上升到8.0,RL對(duì)2,2',4,4'CB的增溶作用逐漸減弱;當(dāng)ρ(RL)=2000mg/L,溶液的pH從5.5升高到7.0時(shí),

6、2,2',4,4'CB的溶解度變化很小,但當(dāng)pH從7.0升高到9.0時(shí),2,2',4,4'CB的溶解度逐漸提高。
　　 當(dāng)RL的濃度大于CMC時(shí),RL對(duì)PCBs的洗脫有顯著的促進(jìn)作用。具有較低HI,B的R2對(duì)PCBs的洗脫效果要優(yōu)于R1。人工污染土壤中PCBs的洗脫效果要高于陳化土壤。污染土壤中TOC的含量越高,PCBs的洗脫率越低。延長(zhǎng)解吸時(shí)間和增加洗脫次數(shù)可增加土壤中PCBs的沈脫率,但解吸時(shí)間采用48h較為合適,洗脫總次數(shù)

7、以3次為佳。堿性環(huán)境(pH＞7)或適當(dāng)增加RL溶液中Na+、K+、Mg2+、Ca2+的濃度均有利于土壤中PCBs的洗脫,但Mg2+不宜大于0.8mmol/L,Ca2+不宜大于0.25mmol/L。土壤對(duì)RL的吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與Langmuir等溫吸附線有較好的擬合。在柱洗脫試驗(yàn)中,RL對(duì)人工污染土樣的洗脫率大于60％,而對(duì)陳化土樣的洗脫率不到20％。RL與POE(6)復(fù)配對(duì)人工污染土壤中PCBs的洗脫具有明顯的協(xié)同作用。表面活性劑對(duì)PCBs

8、的增溶作用是人工污染土壤中PCBs洗脫的主要機(jī)理;而表面活性劑對(duì)PCBs的增流作用是陳化土壤中PCBs洗脫的主要機(jī)理。增加復(fù)配試劑RL-POE(6)的濃度,可提高陳化土壤中PCBs的沈脫率。
　　 PCBs降解菌P.LB400在以RL、POE(6)和聯(lián)苯為碳源的三種馴化培養(yǎng)基中均能夠快速生長(zhǎng),但P.LB400利用聯(lián)苯的能力最強(qiáng);利用RL的能力次之。P.LB400菌在生長(zhǎng)細(xì)胞降解體系中對(duì)PCBs的總生物降解率要高于休眠細(xì)胞降解體系

9、。以聯(lián)苯為碳源時(shí),PCBs的生物降解率最高;以RL為碳源時(shí),PCBs的生物降解率次之,但在生長(zhǎng)體系中,與以聯(lián)苯為碳源時(shí)的生物降解率非常接近。在休眠細(xì)胞降解體系中,P.LB400細(xì)胞不能充分利用RL作為碳源,RL對(duì)PCBs的生物降解有一定的抑制作用;而在生長(zhǎng)細(xì)胞降解體系中,P.LB400細(xì)胞能夠充分利用RL作為碳源,降解菌的生物量明顯增長(zhǎng),RL對(duì)PCBs的生物降解具有顯著的促進(jìn)作用。在含有混合表面活性劑RL-POE(6)的土壤洗脫液中,P