海洋微紫青霉菌丝球的制备及其对染料吸附性能的研究

【摘要】染料废水污染因其排放量大、难处理,已经成为亟待解决的环境问题。生物吸附法作为一种最具应用前景的染料废水处理方法,是目前研究得较多,最具应用前景的方法之一。在该方法中,要想降低处理成本、改善吸附效果,最首要的任务就是制备出廉价-高效的生物吸附剂。本文采用了从东海海域海底污泥中筛选得到的海洋微紫青霉Penicilliumjanthinellum菌株作为出发菌种,利用其可自动形成菌丝球的能力,制备成可吸附染料的生物吸附剂。重点研究了其成球条件和成球机理。在以葡萄糖为碳源,酒石酸铵为氮源,培养基初始pH为5.0,摇床转速160rpm,培养温度28℃的条件下微紫青霉的成球效果较好；该菌株对盐浓度具有较强的耐受性,盐浓度高达70g.L-1时仍可成球。微紫青霉从孢子长成菌丝球的过程大致可分为三个阶段：孢子萌发长出菌丝,粘连形成菌核；菌丝不断延长,在外加剪切力下缠绕形成菌丝球；培养条件恶化,菌丝球从内部开始自溶。考察了菌丝球对9种染料的吸附效果,这9种染料包括刚果红、萘酚绿B、甲基红和结晶紫等,结果表明,菌丝球对这9种染料都有较好的吸附效果,其中对刚果红、萘酚绿B、铬黑T、氨基黑10B和中性品红的脱色率均超过90%。为了深入了解各种因素对菌丝球吸附效果的影响和吸附机理,本文后续工作中以刚果红为对象,开展深入的研究。结果表明,在pH为5.0、转速为120rpm的条件下菌丝球对刚果红的脱色效果较好,菌丝球对盐具有较好的耐受性,当NaCl浓度高达200g.L-1时,脱色率仍在87%以上。菌丝球重复利用5次后,染料脱色率仍可达到91.3%。菌丝球对刚果红的脱色动力学符合准二级动力学模型(R2>0.99)。菌丝球吸附刚果红的吸附等温线数据可用Langmuir模型和Freundlich模型进行拟合,其中Langmuir模型能够更好的描述菌丝球的吸附行为(R2>0.99),最大吸附量可达344.82mg·g-1。菌丝球对染料的脱色主要是由吸附作用引起的,吸附过程中染料不仅结合在菌丝表面也会透过细胞膜进入到细胞质内。重点研究了微紫青霉菌粉作为生物吸附剂对阴离子染料刚果红的吸附效果。研究发现,菌粉粒径<74μm、染料初始pH为3.0、摇床转速180rpm、NaCl浓度10g.L-1的条件下吸附效果较好。准二级动力学模型和颗粒内扩散模型可以较好地拟合吸附动力学数据,颗粒内扩散可能是菌粉吸附刚果红的主要限速步骤。采用Langmuir模型和Freundlich模型对吸附等温线数据进行拟合,结果表明微紫青霉菌粉对刚果红的吸附为单分子层吸附,拟合得到的最大吸附量为185.2mg·g-1。
【作者】王明霞；
【导师】姚善泾；
【作者基本信息】浙江大学，生物化工，2014，硕士
【关键词】海洋微紫青霉；菌丝球；成球机理；染料脱色；生物吸附；吸附动力学；吸附等温线；吸附机理；

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