基于固定化细胞的三相流化床反应器净化四氢呋喃废气的研究
发布时间：2023-05-30 18:47
本研究以Pseudomonasoleovorans DT4为出发菌株,构建出了海藻酸钠-活性炭纤维新型复合固定化载体来包埋DT4,在改进的营养液体系中,该固定化颗粒的重复利用次数超过了 80次,机械性能良好。将其应用于自行设计的三相生物流化床,通过考察反应器的各项参数得出该流化床反应器在进气浓度为1000 mg·m-3,固液比1/3,溶氧为4 mg·L-1的条件下达到最佳运行。在该条件下,反应器能连续稳定运行60天,THF废气的去除效率基本维持在90%以上,去除负荷达到25 g·m·3·h-1,去除效果良好,体现出其良好的工业应用,实现THF的连续高效规模化降解。此外,构建出一株含绿色荧光蛋白基因标记的GDT4菌株。经考察发现该工程菌株在无抗生素压力下也能正常表达绿色荧光,电泳结果表明gfp基因已经插入到DT4菌株的染色体DNA中且拥有良好的遗传稳定性。降解实验显示,经过改造的GDT4菌株仍然保持高效的THF降解性能。实验分别应用PCR-DGGE手段和荧光菌落计数法测定反应器稳定运行过程中固定化颗粒内部的生物群落变化。两者结果均GDT4在反应器运行过程为降解THF的优势主导菌株,体现出...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 四氢呋喃的简介及环境效应
1.2 THF的毒理特性
1.3 THF的生物处理方法
1.4 微生物固定化技术
1.4.1 微生物固定化技术的机理及分类
1.4.2 固定化微生物技术的载体
1.4.3 微生物固定化技术处理污染物现状
1.5 微生物固定化技术在流化床生物反应器中的应用
1.5.1 三相流化床反应器
1.5.2 三相流化床反应器的基本结构和工作原理
1.5.3 三相流化床反应器的类型和特点
1.5.4 三相流化床反应器的应用
1.6 绿色荧光蛋白标记
1.6.1 绿色荧光蛋白标记的优点
1.6.2 绿色荧光蛋白在环境微生物中的应用
1.7 本论文的选题意义和研究内容
1.7.1 选题意义
1.7.2 研究内容
1.7.3 创新之处
1.7.4 课题来源
第二章 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 药品与仪器
2.1.2 实验仪器
2.1.3 菌种及质粒来源
2.1.4 培养基
2.2 实验装置及填料制备
2.2.1 三相生物流化床装置
2.2.2 固定化颗粒的制备
2.3 实验装置工艺参数及微生物群落研究
2.3.1 不同溶氧条件的影响
2.3.2 不同固液比条件的影响
2.3.3 不同温度和pH条件的影响
2.3.4 含绿色荧光蛋白Pseudomonas oleovorans DT4的构建
2.4 分析方法
2.4.1 机械强度测定
2.4.2 固定化小球内部菌体蛋白含量的测定
2.4.3 电镜分析
2.4.4 THF含量分析
2.4.5 菌体含量的测定
2.4.6 分子生物学分析方法
第三章 三相生物流化床净化THF废气的工艺研究
3.1 营养液的优化
3.2 固定化颗粒的重复利用
3.3 三相生物流化床的启动运行期研究
3.4 三相生物流化床净化THF废气的影响因素研究
3.4.1 不同溶氧条件的影响
3.4.2 不同固液比条件的影响
3.4.3 不同进气浓度条件的影响
3.4.4 不同温度和pH条件的影响
3.4.5 不同进气负荷对去除率及去除负荷的影响
3.5 三相生物流化床的稳定运行期研究
3.6 本章小结
第四章 三相流化床稳定运行期的生物群落变化
4.1 含绿色荧光蛋白Pseudomonas oleovorans DT4的构建
4.1.1 DT4菌株抗性确定
4.1.2 质粒的酶切和转化
4.1.3 荧光标记及鉴定
4.1.4 GDT4菌株的遗传稳定性及THF降解特性
4.2 三相流化床内GDT4菌体含量的变化
4.3 PCR-DGGE考察三相流化床内生物群落变化
4.4 本章小结
第五章 三相生物流化床净化THF的机理及动力学参数研究
5.1 固定化体系吸附-降解机制的探讨
5.2 固定化体系吸附动力学及传质模型
5.2.1 吸附等温线
5.2.2 吸附动力学模型
5.2.3 固定化颗粒内部传质模型
5.3 固定化体系降解动力学模型
5.3.1 半连续固定化体系降解动力学
5.3.2 三相生物流化床连续净化THF废气的降解动力学
5.4 三相生物流化床流体动力学参数研究
5.4.1 流化床气含率特征
5.4.2 流化床液体流相特征
5.5 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3824831
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【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 四氢呋喃的简介及环境效应
1.2 THF的毒理特性
1.3 THF的生物处理方法
1.4 微生物固定化技术
1.4.1 微生物固定化技术的机理及分类
1.4.2 固定化微生物技术的载体
1.4.3 微生物固定化技术处理污染物现状
1.5 微生物固定化技术在流化床生物反应器中的应用
1.5.1 三相流化床反应器
1.5.2 三相流化床反应器的基本结构和工作原理
1.5.3 三相流化床反应器的类型和特点
1.5.4 三相流化床反应器的应用
1.6 绿色荧光蛋白标记
1.6.1 绿色荧光蛋白标记的优点
1.6.2 绿色荧光蛋白在环境微生物中的应用
1.7 本论文的选题意义和研究内容
1.7.1 选题意义
1.7.2 研究内容
1.7.3 创新之处
1.7.4 课题来源
第二章 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 药品与仪器
2.1.2 实验仪器
2.1.3 菌种及质粒来源
2.1.4 培养基
2.2 实验装置及填料制备
2.2.1 三相生物流化床装置
2.2.2 固定化颗粒的制备
2.3 实验装置工艺参数及微生物群落研究
2.3.1 不同溶氧条件的影响
2.3.2 不同固液比条件的影响
2.3.3 不同温度和pH条件的影响
2.3.4 含绿色荧光蛋白Pseudomonas oleovorans DT4的构建
2.4 分析方法
2.4.1 机械强度测定
2.4.2 固定化小球内部菌体蛋白含量的测定
2.4.3 电镜分析
2.4.4 THF含量分析
2.4.5 菌体含量的测定
2.4.6 分子生物学分析方法
第三章 三相生物流化床净化THF废气的工艺研究
3.1 营养液的优化
3.2 固定化颗粒的重复利用
3.3 三相生物流化床的启动运行期研究
3.4 三相生物流化床净化THF废气的影响因素研究
3.4.1 不同溶氧条件的影响
3.4.2 不同固液比条件的影响
3.4.3 不同进气浓度条件的影响
3.4.4 不同温度和pH条件的影响
3.4.5 不同进气负荷对去除率及去除负荷的影响
3.5 三相生物流化床的稳定运行期研究
3.6 本章小结
第四章 三相流化床稳定运行期的生物群落变化
4.1 含绿色荧光蛋白Pseudomonas oleovorans DT4的构建
4.1.1 DT4菌株抗性确定
4.1.2 质粒的酶切和转化
4.1.3 荧光标记及鉴定
4.1.4 GDT4菌株的遗传稳定性及THF降解特性
4.2 三相流化床内GDT4菌体含量的变化
4.3 PCR-DGGE考察三相流化床内生物群落变化
4.4 本章小结
第五章 三相生物流化床净化THF的机理及动力学参数研究
5.1 固定化体系吸附-降解机制的探讨
5.2 固定化体系吸附动力学及传质模型
5.2.1 吸附等温线
5.2.2 吸附动力学模型
5.2.3 固定化颗粒内部传质模型
5.3 固定化体系降解动力学模型
5.3.1 半连续固定化体系降解动力学
5.3.2 三相生物流化床连续净化THF废气的降解动力学
5.4 三相生物流化床流体动力学参数研究
5.4.1 流化床气含率特征
5.4.2 流化床液体流相特征
5.5 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
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