二苯并噻吩脱硫菌的筛选及其脱硫特性研究

发布时间：2017-06-25 02:08

  本文关键词：二苯并噻吩脱硫菌的筛选及其脱硫特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硫是石油中除碳氢外含量最多的元素。石油中的有机硫化物是引发酸雨、空气污染这些全球环境问题的主要原因。在日益增加的能源需求和严苛的环境政策下,石油的深度脱硫越来越受到重视。常规的高温高压加氢催化脱硫难以脱除一些复杂的有机含硫杂环化合物,而低成本反应条件温和的生物脱硫方式对此的脱硫效果颇好。为此本文以DBT为石油中难降解有机硫的模型化合物,研究微生物对石油中有机硫化物的脱硫性能。本实验以DBT为唯一硫源,筛选分离出一株专一性脱硫的菌株HPJ。对其进行16Sr DNA序列测定、形态特征和生理生化反应对比,结果发现,该菌的16Sr DNA序列与在Genebank登记的红平红球菌R.qingshengii(DQ090961)、R.sp.Cm LB13(JCM13270)同源性达到98%,因此初步确定该菌属于红平红球属。通过单因素和正交设计实验,考察培养条件及碳氮源对菌株HPJ生长和脱硫的影响。发现最适p H值为7.2左右,最适温度范围30~35℃之间,最适接种量是2%。由于菌株生长过程中产酸会降低培养液的p H值,影响脱硫酶的活性。因此在培养过程中要将p H值控制在7.2左右,使菌株长期生长在有利的环境中。菌株HPJ能利用多种碳源和氮源生长,但有机氮源会阻碍菌株脱硫,因此最适生长和脱硫的分别是葡萄糖和氯化铵。它们培养基中的最佳浓度分别为10g/L和2g/L。以最优培养条件和培养基培养菌株HPJ,在96h内可以将初始浓度为0.2mmol/L和0.4mmol/L的DBT几乎完全降解。利用Haldane方程建立了适合菌株HPJ的生长动力学模型,拟合后得到的方程参数为μmax=1.630,Ks=1.049,Ki=0.072,相关系数R2=0.933。实验数据和拟合曲线拟合效果良好。利用GCMS检测菌株HPJ对DBT脱硫后的产物,发现该菌株的脱硫代谢途径基本上属于4S途径。通过考察脱硫产物硫酸盐和2-HBP对菌株HPJ生长和脱硫的影响,表明:相比DBT菌株HPJ更易利用硫酸盐做硫源。所以高于0.2mmol/L的硫酸盐浓度会阻碍DBT诱导菌株产生脱硫酶。同时,较高浓度的2-HBP对菌株的生长和脱硫均有抑制作用。考察菌株HPJ分别在水相和油相中对其他含硫有机物的脱硫性能,发现不论是在水相还是在油相中,菌株HPJ对噻吩、苯并噻吩和二苯硫醚的都有较好的脱硫效果,说明菌株HPJ脱硫底物范围广泛,工业应用前景良好。
【关键词】：生物脱硫 二苯并噻吩 2-羟基联苯 红平红球菌
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE624.55
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-32
• 1.1 石油脱硫的必要性17-18
• 1.2 原油中硫含量及存在形式18-20
• 1.3 脱硫技术概述20-24
• 1.3.1 催化加氢脱硫(HDS）21-22
• 1.3.2 非催化加氢脱硫22-24
• 1.4 生物脱硫研究概况24-30
• 1.4.1 DBT生物脱硫途径及机理25-28
• 1.4.2 脱硫菌株的筛选及代谢工程研究28-29
• 1.4.3 微生物脱硫动力学研究29-30
• 1.5 本文的研究内容及技术路线30-32
• 2 菌种的筛选分离与鉴定32-50
• 2.1 实验材料与方法32-43
• 2.1.1 主要仪器32
• 2.1.2 主要试剂和培养基32-33
• 2.1.3 2-HBP定性测定方法33
• 2.1.4 溶剂对水相中DBT和 2-HBP的萃取率33-35
• 2.1.5 DBT和 2-HBP定量测定方法35-37
• 2.1.6 脱硫率的计算37
• 2.1.7 菌种细胞浓度标准曲线37-38
• 2.1.8 脱硫菌株的分离和驯化38
• 2.1.9 菌种保藏38-39
• 2.1.10 菌株鉴定39-43
• 2.2 结果与讨论43-49
• 2.2.1 菌株的筛选43-45
• 2.2.2 菌种的鉴定45-49
• 2.3 本章小结49-50
• 3 菌株HPJ的培养条件的优化及生长动力学研究50-61
• 3.1 材料与方法50-52
• 3.1.1 实验材料50
• 3.1.2 初始pH值及pH的控制对菌株HPJ脱硫的影响50
• 3.1.3 温度对菌株HPJ生长和脱硫的影响50-51
• 3.1.4 接种量对菌种生长和脱硫的影响51
• 3.1.5 碳源的选择51
• 3.1.6 氮源的选择51
• 3.1.7 菌种生长动力学模型51-52
• 3.2 结果与讨论52-60
• 3.2.1 初始pH值及pH的控制对菌株HPJ脱硫的影响52-54
• 3.2.2 温度对菌株HPJ生长和脱硫的影响54
• 3.2.3 接种量对菌株HPJ生长和脱硫的影响54-55
• 3.2.4 碳源的选择55-56
• 3.2.5 氮源的选择56-57
• 3.2.6 正交实验设计优化脱硫条件57-58
• 3.2.7 生长动力学研究58-60
• 3.3 本章小结(Summary)60-61
• 4 红平红球菌HPJ脱硫途径和脱硫特性的研究61-79
• 4.1 材料与方法61-63
• 4.1.1 实验材料61
• 4.1.2 HPJ对DBT的脱硫代谢途径61
• 4.1.3 脱硫产物对菌株HPJ生长和脱硫的影响61-62
• 4.1.4 菌株对其他含硫杂环化合物的脱硫特性62-63
• 4.1.5 模拟油相中菌株HPJ的脱硫63
• 4.2 结果与讨论63-77
• 4.2.1 HPJ对DBT的脱硫代谢途径63-68
• 4.2.2 硫酸根对菌株生长和脱硫的影响68-69
• 4.2.3 产物 2-HBP对菌株生长和脱硫的影响69-70
• 4.2.4 菌株对其他含硫杂环化合物的脱硫特性70-76
• 4.2.5 模拟油相中菌株HPJ的脱硫76-77
• 4.3 本章小结77-79
• 5 总结与展望79-81
• 5.1 总结79
• 5.2 展望79-81
• 参考文献81-87
• 作者简历87-89
• 学位论文数据集89

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