多粘類芽孢桿菌GA1所產(chǎn)絮凝劑影響因素及絮凝性能的研究.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)室采用常規(guī)平板稀釋劃線的細(xì)菌分離方法從岳麓山土壤中篩選出的1株絮凝微生物，菌株編號(hào)為GAl，經(jīng)16S rDNA序列(GenBank序列登陸號(hào)DQ166375)分析鑒定為多粘類芽孢桿菌，命名為 Paenibacillus polymyxa GAl，菌種保藏號(hào)CCTCC NO：M206017；經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該菌株所產(chǎn)絮凝劑為高效產(chǎn)絮菌株。 本論文的工作主要包括以下3方面： (1)通過(guò)對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)初步鑒定產(chǎn)生絮凝活性的主

2、要成分，并采用溶劑法提取得到微生物絮凝劑后再提純得到MBFGAl純品，對(duì)純品進(jìn)行糖的呈色反應(yīng)和還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)以及蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)研究其成分特性；協(xié)同紫外光譜分析法以及紅外光譜分析法可以對(duì)MBFGAl的化學(xué)成分、分子組成以及活性基團(tuán)深入分析以及驗(yàn)證。(2)通過(guò)多粘類芽孢桿菌GAl所產(chǎn)微生物絮凝劑MBFGAl對(duì)高嶺土溶液、土壤懸濁液、洗煤廢水以及填埋場(chǎng)垃圾滲濾液等4種廢水的絮凝性能對(duì)比研究、絮凝作用過(guò)程前后廢水顆粒粒徑分布變化以及顆粒外觀形貌

3、變化對(duì)比的情況，結(jié)合絮凝劑分子組成及成分深入研究，由此探討MBFGAl的絮凝機(jī)理。 (3)對(duì)絮凝劑產(chǎn)生菌多粘類芽孢桿菌GAl發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源與氮源進(jìn)行研究，通過(guò)4種不同碳源(均為單糖與寡糖，理論上更容易被微生物吸收)與4種不同氮源的兩兩組合，得到16種不同發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行絮凝率、絮凝現(xiàn)象、泥餅穩(wěn)定性以及所提取絮凝劑的分子結(jié)構(gòu)等分析，碳源與氮源對(duì)絮凝劑產(chǎn)生菌GAl及其所產(chǎn)絮凝劑的影響進(jìn)行深入探討，以期為降低微生物絮凝劑生產(chǎn)成本的研究提供更

4、多可靠的參考依據(jù)，為GAl產(chǎn)絮凝劑尋找廉價(jià)替代培養(yǎng)基提供一種簡(jiǎn)便直接可行的方法，更為GAl所產(chǎn)絮凝劑走向工業(yè)化生產(chǎn)、開拓實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。 熱穩(wěn)定性測(cè)定實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)不同高溫處理過(guò)后的發(fā)酵液的絮凝率均在99％左右，說(shuō)明GAl所產(chǎn)的微生物絮凝劑具有良好的熱穩(wěn)定性。采用葸酮呈色反應(yīng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及Fehling反應(yīng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)MBFGAl的化學(xué)成分進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明MBFGAl為多糖類物質(zhì)，但并非還原性多糖。MBFGAl的紫外

5、光譜檢測(cè)結(jié)果表明，在蛋白質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)280nm處，未出現(xiàn)強(qiáng)的吸收峰；在波長(zhǎng)在260～290nm之問為核酸中嘌呤與嘧啶環(huán)的特征吸收波長(zhǎng)，此范圍內(nèi)亦未出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰的現(xiàn)象，MBFGAl物質(zhì)的主要成分不含蛋白質(zhì)及核酸。MBFGAl的紅外光譜檢測(cè)圖為典型的多糖光譜圖，多糖的特征基團(tuán)在圖中均有特征吸收峰。 各絮凝影響因素在4種廢水絮凝過(guò)程中發(fā)揮的作用不盡相同，高嶺土溶液與垃圾滲濾液受pH值影響最大，而發(fā)酵液的投加量在處理土壤懸濁液和洗煤

6、廢水中起著主導(dǎo)因素。絮凝劑對(duì)4種廢水的處理效果差異亦較大，其中對(duì)高嶺土溶液絮凝效果最佳，絮凝率高達(dá)99.53％；對(duì)垃圾滲濾液的絮凝率僅為75.60％。絮凝過(guò)程中pH與廢水顆粒表面電荷狀況存在相關(guān)性，廢水初始pH越高，發(fā)生絮凝及最佳絮凝狀態(tài)時(shí)pH亦隨之增大，絮凝劑在偏堿性條件下發(fā)生絮凝作用。經(jīng)絮凝劑處理后各廢水溶液中顆粒粒徑分布均有顯著變化；高嶺土溶液、洗煤廢水及垃圾滲濾液顆粒的平均粒徑在絮凝后均明顯下降，且絮凝后平均粒徑均小于10μm，

7、而土壤懸濁液的粒徑在絮凝后顯著上升，且絮凝后平均粒徑大于10μm。掃描電鏡結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4種廢水顆粒絮凝后外部形態(tài)均無(wú)明顯差異，從產(chǎn)生的絮體形態(tài)、泥餅緊實(shí)程度、廢水顆粒粒徑分布變化及電鏡掃描的結(jié)果推測(cè)，MBFGAl的絮凝機(jī)理為吸附架橋作用。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的16種碳源與氮源組合測(cè)試樣本中，9種組合可提取得到絮凝劑，以蔗糖為碳源的4種發(fā)酵培養(yǎng)液均能夠使GAl產(chǎn)絮凝劑，9種絮凝劑同屬于非高溫高壓變性物質(zhì)；紫外光譜結(jié)果表明其物質(zhì)的主要成分均不是蛋白質(zhì)及核