铁氧化物强化乙酸互营氧化产甲烷过程中胞外聚合物的作用探究

发布时间：2020-06-16 18:56

【摘要】：铁氧化物可以提升厌氧发酵产甲烷速率,通过影响厌氧环境内微生物胞外聚合物进而影响甲烷的产生。但对产甲烷过程中胞外聚合物的影响尚未研究透彻。目前诸多学者研究表明微生物胞外聚合物在微生物-矿物相互作用中扮演着重要的角色,且胞外电子的传递过程与腐殖质等胞外聚合物有关。但产甲烷过程中铁氧化物对胞外聚合物的影响尚不明晰。因此,本文以水稻土和厌氧污泥为研究对象,观察典型铁氧化物(针铁矿、赤铁矿和水铁矿)的添加对厌氧发酵体系的影响,探讨铁氧化物对水稻土厌氧发酵产甲烷体系微生物及厌氧产甲烷体系微生物胞外聚合物产生的影响,本研究可以为深入了解微生物与铁氧化物之间相互作用关系提供一定的理论依据,为提高有机物厌氧发酵产甲烷效率以及控制温室气体的排放提供一定的技术支持。(1)水稻土发酵产甲烷体系中:在产甲烷过程中,产甲烷微生物分泌的胞外聚合物LB-EPS中的腐殖酸、富里酸和类色氨酸蛋白质等物质,这些物质的荧光强度与产甲烷速率和底物消耗速率呈现线性正相关关系,说明腐殖酸、富里酸和类色氨酸蛋白质等物质在添加铁氧化物强化产甲烷过程中有着非常重要的作用。铁氧化物的加入能够促进体系内腐殖酸和富里酸的生成,使腐殖酸的含量上升30%,进而提升体系内10%的电子传递能力,提升了铁氧化物组的产甲烷速率和底物消耗速率。(2)污泥厌氧发酵产甲烷体系中:在产甲烷过程中,产甲烷微生物分泌的胞外聚合物LB-EPS中的腐殖酸、富里酸和类色氨酸蛋白质等物质,在添加铁氧化物强化产甲烷过程中有着非常重要的作用。针铁矿和赤铁矿的加入能够促进体系内腐殖酸和富里酸的生成,使腐殖酸的含量上升12%,进而提升体系内8%的电子传递能力,提升了针铁矿组和赤铁矿组的产甲烷速率和底物消耗速率。(3)腐殖酸、富里酸和L-色氨酸这三种物质都含有-OH、N-H、-COOH等官能团;这三种物质都具有电子接受能力,且电子接受能力与浓度变化不成比例。腐殖酸的电子接受能力在浓度为2 mg/L时最大;富里酸的电子接受能力在浓度为10 mg/L时最大;L-色氨酸的电子接受能力在浓度为2 mg/L时最大。相同浓度情况下,腐殖酸的电子接受能力强于富里酸和L-色氨酸。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ920.6;TQ221.11;X703
【图文】：

合肥工业大学硕士学位论文究首先构建了铁氧化物-水稻土微生物体系，首产生过程，其次利用化学分析、EEM 和红外光了分析表征，以期认识 EPS 组分及性质变化规过程的影响和作用机制，为进一步认识水稻田温室气体效应方面的潜在应用提供必要的理论支程及底物消耗过程

图 3.2 LB-EPS 多糖、蛋白质和腐殖酸含量3.2 Polysaccharide， protein and humic acid content of LB和腐殖酸等物质是 EPS 的主要成分[85]。LB-EP可知，在产甲烷过程中，赤铁矿组、针铁矿组和阶段（S1）均比较低，是因为此时水稻土中的微

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本文编号：2716435