一株锰氧化菌对Mn 2+ 的氧化及其产物的表征和特性研究

发布时间：2024-03-20 01:10

　　锰(Mn)在地壳中含量丰富(平均丰度1000mg kg-1),岩石风化产生的Mn2+迁移性强,进人地表和水体环境后形成种类繁多的锰矿物,对有机物质降解及元素的迁移转化起着非常重要的作用。微生物强烈影响着锰氧化物的形成,然而有关锰氧化物生物形成的研究主要以海相锰氧化物为主,对土壤中锰氧化菌的筛选及锰氧化物生物成因的研究相对较少。本课题以分离自山东泰安棕壤结核的一株锰氧化菌T1151为研究对象,通过16SrDNA序列分析对菌种进行了鉴定,同时研究了T1151的生长特性和对Mn2+的氧化,并利用XRD与SEM技术对氧化产物进行了表征和分析,简单探讨了生物成因锰氧化物的环境效应,主要结果如下： 1.根据16SrDNA序列分析,T1151被鉴定为芽孢杆菌。T1151氧化Mn2+的最适条件：Mn2+浓度1.5mmol-·L-1,pH7.0,光照培养；Mg2+、Zn2、Fe3+显著促进T1151对Mn2+的氧化,Cu2+则强烈抑制Mn2+的氧化。 2.培养产物经XRD分析被鉴定为Mn203和MnCO3的混合物,随着培养时间延长,Mn203的峰不断增强,MnCO3的峰先增强后减弱。光照、Mg2+、Zn...

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摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 自然界中的锰
        1.1.1 锰氧化物
        1.1.2 碳酸锰
    1.2 生物锰矿
        1.2.1 锰氧化菌
        1.2.2 微生物氧化Mn²⁺的生物学意义
        1.2.3 生物氧化锰的形成机理
        1.2.4 生物氧化Mn²⁺的影响因素
        1.2.5 生物锰氧化产物的特征及应用
            1.2.5.1 生物锰氧化物对无机离子的吸附及氧化
            1.2.5.2 生物锰氧化物对有机质的催化降解
    1.3 研究目的与意义
2 锰氧化菌T1151对Mn²⁺的氧化及其产物的表征
    2.1 材料与方法
        2.1.1 菌株筛选及基本特性
            2.1.1.1 培养基及主要试剂
            2.1.1.2 土样采集及细菌筛选
            2.1.1.3 菌株形态观察
            2.1.1.4 菌种鉴定
            2.1.1.5 生长曲线的测定
        2.1.2 培养条件对T1151氧化Mn²⁺的影响
            2.1.2.1 培养基中Mn²⁺浓度
            2.1.2.2 pH
            2.1.2.3 光照条件
            2.1.2.4 金属离子
            2.1.2.5 培养产物的收集及处理
            2.1.2.6 产物表征
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 细菌基本特征
            2.2.1.1 形态观察
            2.2.1.2 菌种鉴定
            2.2.1.3 T1151的生长曲线
        2.2.2 培养条件对T1151氧化Mn²⁺的影响
            2.2.2.1 Mn²⁺浓度
            2.2.2.2 pH
            2.2.2.3 反应时间
            2.2.2.4 光照条件
            2.2.2.5 金属离子
        2.2.3 T1151产物的鉴定与分析
            2.2.3.1 T1151产物的XRD及SEM分析
            2.2.3.2 不同培养条件对产物的影响
    2.3 小结
3 T1151产物及化学合成Mn₂O₃对Pb²⁺、Cd²⁺离子的吸附
    3.1 材料与方法
        3.1.1 Mn₂O₃的化学合成
        3.1.2 T1151产物及化学合成Mn₂O₃对Pb²⁺、Cd²⁺离子的等温吸附实验
        3.1.3 T1151产物及化学合成Mn₂O₃对Pb²⁺、Cd²⁺离子的吸附动力学
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 化学合成Mn₂O₃的鉴定
        3.2.2 T1151产物及化学合成Mn₂O₃对Pb²⁺、Cd²⁺离子的等温吸附曲线
        3.2.3 T1151产物和化学合成Mn₂O₃产物对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附动力学
    3.3 小结
4 T1151产物对亚甲基蓝的脱色作用
    4.1 材料与方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验方法
            4.1.2.1 T1151产物与TXH产物、MnB1产物、化学合成Mn₂O₃及市售MnCO₃对亚甲基蓝吸附作用的比较
            4.1.2.2 T1151产物对亚甲基蓝的等温吸附
            4.1.2.3 T1151产物浓度对吸附作用的影响
            4.1.2.4 初始pH对T1151产物吸附作用的影响
            4.1.2.5 反应时间对T1151产物吸附作用的影响
            4.1.2.6 T1151产物的循环吸附性能
            4.1.2.7 T1151产物与TXH产物、MnB1产物、化学合成Mn₂O₃及市售MnCO₃催化作用的比较
            4.1.2.8 H₂O₂质量分数对T1151产物脱色作用的影响
            4.1.2.9 脱附产物的紫外-可见及红外吸收光谱检测
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 T1151产物与TXH产物、MnB1产物、化学合成Mn₂O₃及市售MnCO₃对亚甲基蓝脱色作用的比较
        4.2.2 T1151产物对亚甲基蓝的等温吸附
        4.2.3 亚甲基蓝初始浓度对吸附量和脱色率的影响
        4.2.4 T1151产物浓度对吸附量和脱色率的影响
        4.2.5 初始pH对T1151产物脱色率的影响
        4.2.6 反应时间对T1151产物脱色作用的影响
        4.2.7 T1151产物循环使用性能
        4.2.8 T1151产物与TXH产物、MnB1产物、化学合成Mn₂O₃及市售MnCO₃催化作用的比较
        4.2.9 H₂O₂质量分数对T1151产物脱色性能的影响
        4.2.10 T1151培养10天、90天及经酸化处理产物的脱色作用比较
        4.2.11 脱附产物的紫外-可见及红外吸收光谱分析
    4.3 小结
5 问题与结语
    5.1 T1151对Mn²⁺的氧化作用
    5.2 T1151形成锰氧化物的影响因素
    5.3 T1151产物对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附作用
    5.4 T1151产物对亚甲基蓝的脱色作用
    5.5 结语
参考文献
致谢



本文编号：3932722