甲醇废水发酵产细菌纤维素及其膜应用研究

【摘要】以甲醇废水中有机物作为碳源,考察了木醋杆菌静态发酵过程中pH值、oRP值、菌浓、甲醇浓度、残糖浓度以及纤维素产量的变化规律。甲醇废水培养基在初始PH为5.95,发酵温度为30℃,培养10d后,细菌纤维素的平均产量可达到葡萄糖发酵液的55.2%。结合发酵后水质分析,甲醇的降解率达到99.88%,说明木醋杆菌可以利用甲醇废水发酵产细菌纤维素,但废水发酵液中甲醇等物质对细菌纤维素的合成有一定的抑制作用。确定甲醇废水产细菌纤维素的可行性后,采用Plackett-Burman试验和响应面分析相结合的方法分别对甲醇模拟废水和甲醇废水发酵工艺进行条件优化。试验发现,在甲醇模拟废水发酵工艺条件中,乙醇、丙醇在显著性水平P<0.1情况下对纤维素的产量具有正效应；而甲醇、丁醇表现为负效应。说明甲醇废水中甲醇和丁醇对微生物的生长具有抑制作用,而乙醇和丙醇可以促进微生物的生长。在甲醇废水发酵工艺中,葡萄糖、蛋白胨、琼脂、培养时间和柠檬酸在P<0.1情况下对纤维素的产量表现为正效应,而酵母粉、接种量、温度表现为负效应。经过Minitab软件分析得出甲醇废水最优发酵工艺为：温度20℃、葡萄糖浓度为20g/L、琼脂浓度为0.25g/L、蛋白胨浓度为6.88g/L、酵母粉浓度2.5g/L,接种量5%,柠檬酸浓度1g/L,培养时间10d,磷酸氢二钠浓度2g/L,磷酸二氢钾浓度1g/L。将细菌纤维素作为添加剂,利用相转化法制得的聚醚砜(PES)/细菌纤维素(BC)共混膜,在共混比为PES/BC=1/3时,其亲水性、机械强度、截留率、耐污染性等均表现出优良的性能。结合硅酸镁吸附剂和膜分离技术对亚甲基蓝进行吸附过滤一体化研究。对于初始浓度为O.1g/L亚甲基蓝溶液,当吸附时间为240min,最大吸附剂用量为0.3g/100ml时,吸附达到平衡,亚甲基蓝的脱色率达到99%以上。过滤回收得到的吸附剂,作为有色涂料的原材料可以直接用作涂料的制备,为印染废水中染料的资源化提供了可行的工艺支持。
【作者】陈银川；
【导师】王军；朱艳彬；
【作者基本信息】东华大学，环境工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】细菌纤维素；木醋杆菌；甲醇废水；聚醚砜；共混膜；吸附分离；

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