硫酸盐还原菌的分离及金属离子去除机理的研究

发布时间：2017-08-15 13:04

  本文关键词：硫酸盐还原菌的分离及金属离子去除机理的研究

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【摘要】：对于富含重金属离子和硫酸盐的酸性矿山废水的处理,硫酸盐还原菌法是国内外比较受关注的生物处理方法,此方法成本低、无二次污染,很有发展前景。迄今为止,对硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,简称SRB)的分类鉴定还不是很完整,所以对SRB的分离纯化鉴定,有助于对SRB建立起一套科学完整的分类鉴定体系。另一方面,虽然SRB去除金属离子的机理研究很多,但仍存在很多问题,目前尚无确切的结论。而研究金属离子的去除机理对提高SRB处理富含重金属离子的酸性废水效率具有重要的指导意义。鉴于以上两点,本论文利用叠皿夹层法从城市生活污水中分离筛选出一株硫酸盐还原菌,对其生理生化特性,以及其处理重金属离子的机理进行研究。我们用SRB的专属培养基对城市生活污水中的菌液进行了富集和分离,通过16S r DNA全序列比对以及系统发育学分析,将得到的纯菌命名为SST1,属于脱硫弧菌属,和Desulfovibrio marrakechensis相似性最高(同源性为99.87%)。菌种SST1是一种短杆状、革兰氏染色呈阴性的细菌,它可以利用廉价易得的乙醇作碳源,最佳乙醇浓度为20 mmol/L,最佳生长温度为35℃,最佳p H为6.27,最佳Na Cl浓度为0.59%。通过SST1对金属离子的耐受性研究可知,随着金属离子(Fe2+、Zn2+、Cu2+)浓度的升高,SST1对硫酸根的去除率逐渐下降,最终失去活性。菌种SST1对Fe2+、Zn2+、Cu2+的最大耐受浓度分别为300、55、14 mg/L。通过上述实验,根据硫酸根去除率较高时选取的金属离子浓度,Fe2+(55 mg/L)、Zn2+(32 mg/L)、Cu2+(10 mg/L)。在此条件下,结合生物对照实验、XRD、SEM等分析方法,我们研究了SST1对金属离子的去除机理。实验结果表明,最终Fe2+去除率达98.53%,Zn2+的去除率达99.88%,Cu2+未检出,即完全被去除。其主要机理是随着时间的变化,Fe2+主要以硫化物沉淀(Fe3S4)的形式去除,Zn2+主要以硫化物沉淀(Zn S)的方式去除,而Cu2+主要以细胞吸附的形式被去除。
【关键词】：硫酸盐还原菌 分离 鉴定 金属离子去除机理
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172;X703
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-11
• 缩略语表11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 选题背景12-17
• 1.1.1 富含硫酸盐的酸性矿山废水的形成及危害12-13
• 1.1.2 富含硫酸盐的酸性矿山废水的处理方法13-17
• 1.2 硫酸盐还原菌17-20
• 1.2.1 硫酸盐还原菌概述17
• 1.2.2 硫酸盐还原菌的分类学17-18
• 1.2.3 硫酸盐还原菌的分离纯化鉴定技术18-19
• 1.2.4 硫酸盐还原菌去除重金属离子机理的研究19-20
• 1.3 课题研究的背景和内容20-21
• 1.3.1 研究意义20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 第二章 硫酸盐还原菌的分离鉴定21-33
• 2.1 实验材料和方法21-24
• 2.1.1 菌种来源21
• 2.1.2 修正的Postgate培养基21-22
• 2.1.3 主要仪器22-23
• 2.1.4 主要试剂23-24
• 2.1.5 试剂的配制24
• 2.2 实验部分24-27
• 2.2.1 菌种的富集培养24
• 2.2.2 菌种的分离纯化24-25
• 2.2.3 菌种的 16S rDNA初步鉴定25-26
• 2.2.4 16S rDNA基因的克隆与测序26-27
• 2.2.5 16S rDNA序列分析27
• 2.2.6 菌种的革兰氏染色及形态学鉴定27
• 2.3 结果与讨论27-33
• 2.3.1 叠皿夹层法分离结果27-28
• 2.3.2 16S rDNA的鉴定结果及系统发育学分析28-31
• 2.3.3 菌种SST1的菌落形态和形态学特征31-32
• 2.3.4 讨论32-33
• 第三章 菌种SST1的生理生化特征研究33-44
• 3.1 实验材料和方法33-35
• 3.1.1 菌种33
• 3.1.2 培养基33
• 3.1.3 仪器33-34
• 3.1.4 试剂34
• 3.1.5 测试方法34-35
• 3.2 实验部分35-37
• 3.2.1 乙醇浓度对菌种SST1的影响35
• 3.2.2 温度对菌种SST1的影响35-36
• 3.2.3 pH对菌种SST1的影响36
• 3.2.4 NaCl浓度对菌种SST1的影响36
• 3.2.5 菌种SST1生长曲线的测定36-37
• 3.2.6 SST1对金属离子耐受性的研究37
• 3.3 结果与讨论37-44
• 3.3.1 乙醇浓度对菌种SST1的影响37-38
• 3.3.2 温度对菌种SST1的影响38-39
• 3.3.3 pH对菌种SST1的影响39-40
• 3.3.4 NaCl浓度对菌种SST1的影响40-41
• 3.3.5 菌种SST1的生长曲线41
• 3.3.6 SST1对金属离子耐受性的研究41-43
• 3.3.7 讨论43-44
• 第四章 菌种SST1去除金属离子的机理研究44-56
• 4.1 实验材料和方法44-45
• 4.1.1 菌种44
• 4.1.2 培养基44
• 4.1.3 仪器44-45
• 4.1.4 试剂45
• 4.1.5 测试方法45
• 4.2 实验部分45-46
• 4.2.1 金属离子去除率随时间的变化曲线45-46
• 4.2.2 菌种SST1处理金属离子的机理研究46
• 4.3 结果与讨论46-56
• 4.3.1 金属离子去除率随时间的变化曲线46-50
• 4.3.2 菌种SST1处理金属离子的机理研究50-55
• 4.3.3 讨论55-56
• 第五章 结论56-57
• 参考文献57-64
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果64-65
• 致谢65

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本文编号：678292