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变形假单胞菌吸附镉的机制及其吸附条件的研究

作　者: 郑晓丹
导　师: 许旭萍
学　校: 福建师范大学
专　业: 微生物学
关键词: 生物吸附 变形假单胞菌 Cd(Ⅱ) 吸附条件 吸附机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文概述了水体重金属污染的危害及污染现状,描述了现阶段重金属废水的主要处理方法,并介绍了生物吸附剂的种类和来源、生物吸附的影响因素、生物吸附的机理及生物吸附剂的应用等方面的研究进展。由于长期的环境选择及适应进化,处在重金属污染环境中的微生物对重金属离子都具有一定的抗性。因此,利用这一特性,实现微生物对重金属废水的净化及对水体重金属污染的修复已成为环境保护领域的一个研究热点。本课题分离筛选到一株抗镉变形假单胞菌C-18,对该菌的抗镉机制及影响其吸附镉离子的各种理化因素,开展了系统的基础研究,主要包括以下工作：1.采用含Cd(Ⅱ)的选择性培养基成功地从16株抗汞菌株中分离筛选出一株具有较强抗镉能力的细菌,在含Cd(Ⅱ)浓度为900mg/L的液体培养基中和Cd(Ⅱ)浓度1600mg/L的平板上能够正常生长。从形态特征、生理生化特征及分子生物学方面对该菌进行了分类鉴定,初步鉴定为变形假单菌,并构建了系统发育树。2.通过对培养基的成分进行优化,采用糖蜜和酵母膏为主要营养,培养24h,变形假单胞菌C-18生物量OD600可达4.8左右。3.以该菌株做为生物吸附剂,研究了理化因素对该菌吸附Cd(Ⅱ)的影响,并通过正交实验优化确定了最佳吸附条件。在吸附剂浓度1.2g/L、Cd(II)初始浓度100mg/L、菌龄24h、pH7.0、温度30℃、转速200r/min的条件下,吸附12h,对Cd(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别达到88.8%和74mg/g。4.吸附Cd(Ⅱ)的C-18菌体采用0.1mol/LHC1解吸30min,解吸率在80%以上5.变形假单胞菌C-18对Cd(Ⅱ)的吸附可分为快速吸附和缓慢吸附二个阶段,在吸附过程的前30min时,吸附率可达总吸附率的90%左右,吸附12h达到平衡。该菌对Cd(Ⅱ)的吸附模型符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。吸附Cd(Ⅱ)的动力学模型与假二级动力学模型吻合。6.SEM显示吸附Cd(Ⅱ)后的C-18菌体细胞表面粗糙有褶皱,可见沉积物。吸附Cd(Ⅱ)前后菌体的红外光谱(FTIR)分析表明,C-18菌体表面的活性基团参与Cd(Ⅱ)的络合反应。电感耦合等离子发射光谱仪分析C-18吸附Cd(Ⅱ)后的菌体消解液和上清液中Cd(Ⅱ)浓度,发现两者浓度之和接近于溶液初始Cd(Ⅱ)浓度。比较死菌吸附剂和活菌吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附效果,结果显示,二者的吸附率相当。均说明变形假单胞菌C-18对Cd(Ⅱ)的吸附机制属于被动吸附,是通过细胞壁上官能团的络合作用将Cd(Ⅱ)沉积在细胞表面。

全文目录


摘要  2-4
Abstract  4-6
中文文摘  6-8
目录  8-11
第1章 绪论  11-33
  1 水体重金属污染状况  11-14
  2 水体重金属污染的危害  14-20
  3 低浓度镉废水的生物处理法  20-30
    3.1 生物吸附剂  21-24
    3.2 影响生物吸附的理化因素  24-26
    3.3 生物吸附镉离子的机理研究  26-29
    3.4 微生物吸附Cd(Ⅱ)的吸附等温模型和动力学模型  29-30
  4 生物吸附剂的应用  30-31
  5 变形假单胞菌吸附Cd(Ⅱ)的研究展望  31-32
  6 课题研究背景及意义  32-33
第2章 抗镉细菌的分离、筛选和鉴定  33-45
  2.1 实验材料  33-34
  2.2 实验方法  34-37
  2.3 结果与分析  37-43
    2.3.1 耐镉细菌的初筛  37-38
    2.3.2 耐镉细菌的复筛  38-39
    2.3.3 菌株C-18的形态学特征  39-40
    2.3.4 菌株的生理生化鉴定  40-41
    2.3.5 16S rRNA基因的PCR扩增和序列分析  41-42
    2.3.6 系统发育分析  42-43
  2.4 讨论  43-45
第3章 变形假单胞菌C-18的培养基优化  45-55
  3.1 实验材料  45
  3.2 实验方法  45-47
  3.3 结果与分析  47-52
    3.3.1 菌株C-18生长曲线  47
    3.3.2 培养基成分对菌株C-18生物量的影响  47-50
    3.3.3 最佳培养基条件优化  50-52
  3.4 讨论  52-55
第4章 变形假单胞菌C-18吸附Cd(Ⅱ)的影响因素研究  55-71
  4.1 实验材料  55-56
  4.2 实验方法  56-59
  4.3 结果与分析  59-68
    4.3.1 吸附剂浓度对吸附的影响  59-60
    4.3.2 初始Cd(Ⅱ)浓度对吸附的影响  60-61
    4.3.3 吸附时间对吸附的影响  61-62
    4.3.4 菌龄对吸附的影响  62-63
    4.3.5 pH值对吸附的影响  63-64
    4.3.6 共存离子对吸附的影响  64-65
    4.3.7 优化培养基对吸附的影响  65-66
    4.3.8 吸附条件正交实验  66-68
  4.4 讨论  68-71
第5章 负载Cd(Ⅱ)吸附剂的解吸条件实验  71-77
  5.1 实验材料  71-72
  5.2 实验方法  72-73
  5.3 结果与分析  73-75
    5.3.1 标准曲线的绘制  73
    5.3.2 解吸剂的选择  73-74
    5.3.3 解吸剂浓度的确定  74-75
    5.3.4 解吸时间的确定  75
  5.4 讨论  75-77
第6章 变形假单胞菌C-18吸附Cd(Ⅱ)的等温模型和动力学研究  77-85
  6.1 实验材料  77
  6.2 实验方法  77
  6.3 结果与分析  77-83
    6.3.1 吸附等温模型的拟合  77-80
    6.3.2 动力学模型的拟合  80-83
  6.4 讨论  83-85
第7章 变形假单胞菌C-18吸附Cd(Ⅱ)机制的初步探讨  85-93
  7.1 试验材料  85
  7.2 实验方法  85-87
  7.3 结果与分析  87-91
    7.3.1 菌株C-18吸附Cd(Ⅱ)前后的SEM表征  87-88
    7.3.2 菌株C-18吸附Cd(Ⅱ)前后的FTIR分析  88-91
    7.3.3 菌株C-18吸附Cd(Ⅱ)前后的电感耦合等离子分析(ICP)  91
    7.3.4 死活菌吸附剂吸附Cd(Ⅱ)的比较  91
  7.4 讨论  91-93
结论  93-95
参考文献  95-107
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  107-109
致谢  109-111
个人简历  111-112

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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