典型染料的Shewanella oneidensis MR-1的降解特征及真菌吸附机理研究

发布时间：2020-03-27 07:38

【摘要】：我国染料业、纺织印染业发达,染料废水对环境的污染更为严重。80%以上的染料为含偶氮键、多聚芳香环的复杂有机化合物,为有毒难降解有机物,化学稳定强,具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用。因此寻找降解和吸附染料的微生物并研究其机理,成为当今环境微生物领域的热点。本文详细的研究了Shewanella oneidensis MR-1菌株降解偶氮染料的性质并克隆表达了偶氮还原酶,筛选并研究了真菌吸附剂对染料的吸附行为。论文的主要研究结果如下： (1) Shewanella oneidensis MR-1菌株降解特征及偶氮还原酶性质 Shewanella oneidensis MR-1在静止的条件下对甲基橙和酸性黄199染料的脱色率可达99.36%和78.25%。该菌对甲基橙和酸性黄199最适的pH范围分别为4.0-7.0和6.0-8.0。外源添加Mg2+能够轻微的促进偶氮染料的降解,而Pb2+,Cd2+,Cu2+,Fe3+和Fe2+则显著抑制染料的脱色降解过程。酶学分析发现NADH-DCIP和偶氮还原酶活性在降解过程中显著升高。经过PCR获得偶氮还原酶序列,克隆表达之后具有偶氮还原酶活性,最大酶催化速率可达220.59 U/mg,在pH6.5的时候,达到最大比活为153.16 U/mg,对NADH具有偏好性。25 mM Mg2+能够增强偶氮还原酶的活性。生物信息学分析发现该偶氮还原酶属于FMN依赖型的NADH偶氮还原酶家族。 (2)真菌吸附染料的机理研究青霉YW01吸附剂对酸性黑172和刚果红在pH 3.0、40℃和初始染料浓度为800 mg L-1的条件下的最大吸附量分别为225.38和411.53 mg g-1。吸附过程能够被Langmuir等温吸附方程拟合,说明单层吸附现象发生。动力学方程的分析发现,内部扩散为吸附限制因素。经遗传算法改进的人工神经网络分析得知,最适染料浓度和温度分别为吸附酸性黑172和刚果红的最大影响因素。CPC改性的青霉YW01吸附剂能够提高吸附量。磷酸盐缓冲液体系虽能够提高吸附速率,但产生更大的边界层效应。在单一吸附体系中,CDAB改性的米曲霉吸附剂对酸性蓝25和酸性红337的吸附量分别为160.36和280.39 mg g-1,是未改性吸附剂的1.52和1.66倍。在双相吸附体系中,未改性的和CDAB改性的吸附剂与单一吸附体系相比对两种染料的吸附能力显著降低,说明存在竞争吸附现象。相对竞争性分析发现,存在浓度关键节点决定吸附剂对两类染料的选择性。[AB 25]/[AR 337]浓度之比大于0.63时,酸性蓝25的生物吸附占优势地位。通过神经网络研究9种真菌吸附剂表征和操作条件对吸附活性黑5染料的过程影响时发现,pH为影响吸附过程最重要的因素,其次依次为氮元素含量,初始染料浓度、碳元素含量。而且真菌对染料的吸附能力并不与比表面积成正比。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703

【参考文献】