生物硫铁生成菌的选育及处理重金属效果研究

[目的]分离高产生物硫铁生成菌,初步鉴定并研究其生成限制因素及处理重金属效果。[方法]利用分离驯化出的1株高产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌(srb1),考察硫酸亚铁浓度、有机物浓度以及搅拌速度对其生成生物硫铁的影响。[结果]有机物和Fe SO4·7H2O的浓度是制约生物硫铁生成的关键因素,生物硫铁处理重金属Cr6+、Pb2+、Cd2+、Cu2+效果显著,去除率达90%以上,尤其是处理重金属Cu2+废水最佳,去除率达99%以上。[结论]筛选到生物硫铁生成菌srb1,初步鉴定为梭状芽胞杆菌属Clostridium mesophilum。确定了生物硫铁生成的最佳培养条件为乳酸钠15 m L/L+酵母膏8 g/L+Fe SO4·7H2O 15 g/L。     

硫氧化菌种脱除硫化物生成单质硫限制性因素优化

【目的】针对硫氧化菌种较为特殊的生化特性,优选其氧化硫化物生成单质硫过程的相关限制性因素,以提高该类菌种生成单质硫效率。【方法】采用一株典型脱硫菌Thermithiobacillus tepidarius JNU-2(T.tepidarius JNU-2)氧化硫化物生成单质硫。研究该菌株在以Na2S2O3为能源底物时的培养特性和脱硫性能,并结合单因素实验对菌株氧化硫化物生成单质硫的限制性因素进行优选。【结果】T.tepidarius JNU-2在以Na2S2O3为唯一能源底物培养时的μmax为0.207 h-1,最终生物量为4.0×106 cells/m L。98%的Na2S2O3在24 h时被消耗殆尽,此时单质硫产量达到最大值为0.8 g/L。随后单质硫逐渐被氧化利用,最终稳定在0.2 g/L。经过对该过程主要限制性因素进行单因素实验优化,确定最佳碳氮源、Mg SO4、Fe SO4和能源底物条件分别为:CO2、NH4Cl0.5 g/L、Mg SO4 0.5 g/L、Fe SO4 0.1 g/L和Na2S2O3 15.0 g/L。优化后的氧化Na2S2O3生成单质硫过程的最大生物量可达4.8×106 cells/m L,单质硫产量提升至1.14 g/L。相较于未优化之前,单质硫的产量提高了42.5%。【结论】优化该过程主要限制性因素可有效提高化能自养型T.tepidarius JNU-2氧化硫化物生成单质硫效率。     

包埋氧化亚铁硫杆菌的海藻酸钙凝胶扩散特性研究

采用非稳态法测定了FeSO4在未包埋氧化亚铁硫杆菌的凝胶中的有效扩散系数,分析包埋细菌的氧化情况.结果表明,FeSO4在凝胶中的有效扩散系数De随着海藻酸钠浓度的升高而降低,当海藻酸钠浓度为2%时最优;凝胶剂CaCl2的浓度对扩散系数的影响较小.包埋的氧化亚铁硫杆菌在10h达到增殖平衡,而FeSO4在包埋细菌的凝胶内扩散系数明显减少.包埋的氧化亚铁硫杆菌在初始铁浓度为5g/L时,完全氧化所需时间最短但氧化速率变化较快,当初始铁浓度为8g/L和10g/L时,完全氧化所需时间相同.     

Fe掺杂纳米ZnO光催化处理硝基苯废水

以高压荧光汞灯为光源,以自制Zn1-xFexO为催化剂,研究了悬浆体系中硝基苯污染废水的降解过程及降解规律。考察了硝基苯初始质量浓度、Zn1-xFexO光催化剂的质量浓度、Fe与Zn摩尔比值以及反应温度、pH、反应时间对硝基苯降解过程的影响。结果表明:以Zn1-xFexO作为催化剂可以有效地去除废水中的硝基苯,同时硝基苯的光催化降解过程符合一级反应动力学模型;反应活化能为9.3 k J·mol-1;当Zn0.99Fe0.01O的质量浓度为0.8 g·L~(-1)(Fe/Zn摩尔比为1∶99)、在125 W高压荧光汞灯照射下、硝基苯的初始浓度为400 mg·L~(-1)、反应温度为30℃、pH为3.27、取样时间为4 h时,硝基苯废水的反应速率常数和去除率分别为0.0136 min-1和98.88%;硝基苯的去除率和反应速率常数与Zn0.99Fe0.01O的质量浓度、Fe/Zn掺杂比例以及硝基苯初始浓度、溶液pH、反应温度等因素有关;同时,自制的Zn0.99Fe0.01O催化剂显著降低了反应活化能,从而提高了硝基苯污染废水的光降解效果。     

掺铁TiO2纳米颗粒与恒定磁场对HL60白血病肿瘤细胞的灭活效果

通过研究不同浓度、不同磁场作用下TiO2、掺铁TiO2纳米颗粒对HL60白血病细胞活性的影响,以及在接受光照和不接受光照条件下的细胞活性,探讨基于TiO2、掺铁TiO2纳米颗粒作为光敏剂的光动力疗法(PDT)灭活白血病肿瘤细胞的可行性.实验结果表明,纳米颗粒对细胞具有一定的抑制/毒性作用,纳米浓度越大,抑制/毒性作用越明显;磁场对细胞的毒性/抑制作用跟掺铁的浓度以及磁感应强度有关,掺铁纳米组在强磁场作用下对细胞抑制/毒性作用明显;此外,添加了纳米颗粒的PDT灭杀效率要比不添加纳米颗粒的PDT灭杀效率高.     

耐盐异养好氧氨氧化菌株的筛选、鉴定及特性研究

针对常规微生物难以处理的高盐氨氮废水的问题,笔者从泸州老窖污水处理活性污泥中分离出1株耐盐菌株,命名为LZLJ-8,对菌株LZLJ-8进行形态观察、Biolog测定以及16S rDNA序列分析,鉴定其为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。对菌株LZLJ-8的耐盐性、氨氧化能力以及胞外聚合物(EPS)进行了研究,结果表明菌株盐度耐受能力达到15%,并能在盐质量分数范围为3%～5%、初始氨氮(NH⁺₄-N)质量浓度为50 mg/L的条件下,48～120 h内将氨氮完全降解;且菌株在质量分数为5%盐的条件下能产生胞外聚合物(EPS)491 mg/g。菌株LZLJ-8的生物学特性表明其在高盐氨氮等废水中具有较好的应用前景。     

铁改性沸石对Clostridium acetobutylicum XY16固定效率及发酵性能的影响

考察4种无机铁盐改性沸石对丁醇生产菌Clostridium acetobutylicum XY16的固定效率及其发酵产丁醇性能的影响。结果表明:铁改性沸石对菌体的固定效率均优于未改性沸石,而Fe3+改性效果优于Fe2+,经FeCl3改性的沸石对菌体具有良好的吸附作用,当Fe3+-zeolite用量为180 g/L时,细胞的固定效率达到87%。在此基础上,比较了沸石负载的铁离子量对丁醇发酵性能的影响,沸石负载的铁离子量为6.0 mg/g时可显著提高丁醇发酵性能,当葡萄糖质量浓度为60 g/L时进行发酵,丁醇产量为13.5 g/L,总溶剂可达20 g/L,总溶剂的生产速率为0.385g/(L.h),比游离细胞发酵分别提高了9.5%、10.3%和40%。     

壳聚糖纳米磁性微球固定脂肪氧合酶的研究

实验采用溶胶凝胶法制备了纳米磁性Fe3O4,并用壳聚糖对颗粒2四川大学,生命科学学院,四川成都表面进行了表面修饰得到壳聚糖纳米磁性微球复合载体,再以戊二醛为交联剂将脂肪氧合酶固定在复合载体上,并测定了不同因素对游离酶和固定化酶活性的影响;实验表明,微粒在电镜观察下呈亮黑色球状,直径约为150nm,并具有良好的磁性,固定在载体上酶的含量约为7.6%,游离酶的最适温度为30℃,最适p H8.0,而固定化酶的最适温度为30℃,最适p H9.0,当H2O2浓度为12.0 g/L时,游离酶和固定化酶的活性最强;实验结果表明通过交联的方法成功将脂肪氧合酶固定在了纳米磁性四氧化三铁颗粒上,并表现出了较好的活性。     

L-色氨酸基因工程菌发酵培养基配方优化研究

[目的]对L-色氨酸基因工程菌液态发酵的培养基进行优化。[方法]通过P-B试验,筛选出对基础发酵培养基的发酵液中L-色氨酸浓度影响显著的因素,进一步通过最陡爬坡试验、B-B试验对影响显著的因素进行优化。在此基础上,确定最佳的发酵培养基配方。[结果]酵母粉、Fe SO4·7H2O、KH2PO4对发酵液中L-色氨酸浓度的影响显著;最佳培养基配方为:Glucose 25.0 g/L,酵母粉4.5 g/L,(NH4)2SO49.0 g/L,Mg SO44.5 g/L,柠檬酸钠2.0 g/L,Fe SO4·7H2O 96.1 m g/L,KH2PO41.2 g/L。[结论]根据此配方进行验证实验,发酵液中L-色氨酸浓度可达2.25 g/L。     

生物脱硫中氧化亚铁硫杆菌固定化技术的研究

在生物脱硫过程中,以焦碳为填料作为固定化载体,进行了氧化亚硫杆菌的固定化技术研究。在初始pH2、温度为30℃左右、通气量0.5m3/h、喷淋量1.0L/h条件下,挂膜后只需12h,Fe2 氧化率可达95.28%,其Fe2 平均氧化速率是游离细胞时的8倍。氧化亚铁硫杆菌固定化细胞经长期低pH值驯化后,仍能保持对Fe2 具有较高的氧化活性;只需20hFe2 氧化率就达95.05%,Fe2 平均氧化速率达0.38g/(L/h)。     

脱色希瓦氏菌S12的铁还原性能研究*

从印染废水中分离得到了一株具有染料脱色功能的希瓦氏菌脱色新种。该菌能在厌氧条件下利用Fe3+作为末端电子受体获得能量,支持细胞生长。在pH8．0,温度30℃,柠檬酸铁800mg／L,乳酸钠2g／L,酵母抽提物0．5g／L的条件下,培养8h的过程中,菌体细胞量的增长完全与Fe3+的还原发展趋向一致。同时考察了碳氮源、乳酸钠、酵母抽提物、pH值和温度等方面对该菌株的生长和铁还原特性的影响。结果表明,菌体生长以LB为最好,以葡萄糖和乳酸钠为碳源时对铁还原有利。在酵母抽提物浓度4g／L范围内,菌体生长量和铁还原率     

固定化氧化亚铁硫杆菌培养条件对黄铁矾沉淀的影响

以聚乙烯醇-海藻酸钠复合材料为载体,Ca(NO3)2为交联剂对氧化亚铁硫杆菌进行包埋固定化。该固定化细胞的连续培养技术可以用于处理H2S、SO2,为了减少减少固定化细胞培养过程中带来许多不利效应的黄铁矾沉淀 (NH4Fe3(SO4)2(OH)6）,采取了改变初始pH值和目前普遍采用的9K培养基中的(NH4)2SO4浓度,K2HPO4浓度三种方法。结果显示：在三种方法中,降低(NH4)2SO4浓度是比较可行的一种方法,当(NH4)2SO4从3.0 g/L降低到0.5g/L,Fe2+氧化速率几乎没有受到影响,沉淀形成速率却减少了45%。在固定化细胞连续运行时,降低9K培养基中(NH4)2SO4的含量,当稀释率为0.4 h-1,运行时间为96 h,Fe2+氧化速率高达3.75 g/L.H,结果显示反应柱内沉淀明显减少,同时Fe2+氧化速率并没有明显变化。     

温度与矿浆浓度对硫铁矿生物氧化污染物释放的影响

伴随着采矿业而产生的酸性矿山废水具有污染面广、污染持续时间长、危害程度严重等特点。硫铁矿生物氧化是产生酸性矿山废水的主要原因。探究硫铁矿生物氧化细节对揭示自然状态下酸性矿山废水的产生规律具有重要意义。本研究采用摇瓶实验,探究了环境温度10～30℃与硫铁矿矿浆浓度0.67%～2%对硫铁矿生物氧化的影响。结果表明,当环境温度为30℃,矿浆浓度为2%时,1 g硫铁矿生物氧化18 d释放的H~+、总Fe、SO_4~(2-)量分别为0.6 mmol、64.53 mg与151.0 mg。与矿浆浓度2%相比较,当矿浆浓度降低至0.67%时,硫铁矿生物氧化释放H~+与总Fe的量降低了13.3%与18.2%。与环境温度30℃相比较,当温度降低至10℃,硫铁矿生物氧化释放H~+与总Fe的量降低了80.0%与82.6%。高矿浆浓度(1%～2%)与高温(20～30℃)条件下,硫铁矿生物体系SO_4~(2-)呈现明显的增加趋势,低矿浆浓度(0.67%)与低温(10℃)条件下,体系SO_4~(2-)增加量并不明显。不同处理硫铁矿生物氧化后,根据氧化程度,硫铁矿表面呈现出疏密不同的侵蚀坑,在环境温度30℃的处理体系,生物氧化后,硫铁矿表面观察到次生铁矿物。本研究结果为进一步揭示自然界酸性矿山废水的形成机理提供必要的数据支撑。     

活性污泥中Fe(Ⅲ)还原微生物的分离、鉴定及还原特性

采用平板分离法和柠檬酸铁还原实验法相结合,从城市污水处理厂活性污泥中分离获得Fe(Ⅲ)还原菌F7,经形态观察、生理生化和16S rDNA序列分析及同源性比对鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida).在不同柠檬酸铁浓度和不同pH条件下的实验表明,柠檬酸铁浓度为0.32g/L时,菌株生长情况较好,柠檬酸铁浓度为0.16g/L时,Fe(Ⅲ)异化还原比例较高;pH6.5时,菌株生长情况较好,Fe(Ⅲ)异化还原量较多.     

一株嗜酸化能异养菌Acidiphilium sp.的分离鉴定及其对Fe(Ⅲ)代谢的研究

从云南省腾冲热泉酸性泥土样品中分离得到一株好氧嗜酸异养细菌Teng-A。菌株Teng-A细胞大小0.6～0.8μm×1.0～1.5μm,单生或成链状排列,革兰氏染色反应为阴性,有周生鞭毛,不产芽孢,该菌适宜的生长温度为29～33℃、pH为3.0～4.0,可以利用许多有机物生长,但不能利用Fe(Ⅱ)、S、Na2S2O3、K2S4O6等为能源生长。菌株Teng-A基因组DNA的(G C)mol%为69.6mol%,其16S rRNA基因与Acidiphilium属菌种的16S rRNA基因的最高相似性大于99%。根据形态学、生理生化特点及系统发育分析表明,菌株Teng-A是Acidiphilium属的一个新成员,崭定名为Acidiphilium sp.strainTeng-A。厌氧条件下,菌株Teng-A可以葡萄糖或H2为电子供体,将Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),还原速率分别为11.56mg/L.day与15.34mg/L.day。菌株Teng-A与Acidithiobacillus ferrooxidansLJ-1和Leptospirilum ferriphilum LJ-2共同培养,前3dFe2 氧化速度分别为0.44g/L.day和0.41g/L.day,比LJ-1(0.64g/L.day)和LJ-2(0.60g/L.day)单独培养时氧化Fe(Ⅱ)的速率稍慢,但当培养时间超过5d时,Fe(Ⅱ)最终被全部氧化,并且发现在共培养时,Fe(Ⅱ)氧化生成的沉淀物的形态不同于At.ferrooxidans和L.ferriphilum单独培养时产生的沉淀物的形态。最后讨论了Acidiphilium对生物浸矿和生物成矿作用的影响。     

生产性短程硝化-厌氧氨氧化装置处理制药废水的启动性能

为拓展新型生物脱氮技术的应用领域,研究了生产性短程硝化-厌氧氨氧化装置处理制药废水的启动性能。制药废水氨氮浓度为(430.40±55.43)mg/L时,氨氮去除率达(81.75±9.10)%,实现了短程硝化-厌氧氨氧化工艺对制药废水的生物脱氮。制药废水短程硝化系统的启动时间约为74 d,亚硝氮积累率达(52.11±9.13)%,证明了结合模拟废水和实际废水的"两步法"模式对短程硝化系统启动的适用性。制药废水厌氧氨氧化系统的启动时间约为145 d,最大容积氮去除速率达6.35 kg N/(m3·d),容积效能为传统硝化-反硝化工艺的数十倍,证明了结合菌种自繁和菌种流加的模式对厌氧氨氧化系统启动的适用性。     

氧化铁鞘细菌铁氧化酶最适产酶条件及其酶学特性的研究

对氧化铁鞘细菌FC990 1菌株的铁氧化酶最适产酶条件及酶学特性进行了研究。菌株最适产酶培养基为 (g/L) :柠檬酸铁胺 10g ,NaNO3 1.2g,MgSO4·7H2 O 0 .5g ,K2 HPO4·7H2 O 0 .5g ,CaCl2 0 .0 15g ,ZnSO4·7H2 O 0 .0 0 0 5g。最适产酶条件为 :温度 30℃ ,起始pH7.0 ,接种量 2 % ,15 0mL三角瓶装 5 0mL ,15 0r/min振荡培养 72h。铁氧化酶最适pH为7.5 ,最适温度为 30℃。金属离子Ca2 、Mg2 、Zn2 对酶有激活和稳定作用 ;Cu2 、Hg2 、Al3 则抑制酶的活性 ;Fe2 、K 、Na 对酶活性影响不明显。     

氧对膜生物反应器短程硝化的影响

为了研究膜生物反应器的短程硝化性能以及氧对短程硝化的影响,通过对比耗氧率和供氧率,提出了膜生物反应器短程硝化的控制优化建议。在膜生物反应器硝化过程中,DO小于1 mg/L开始出现亚硝氮积累;DO降到0.5 mg/L,出水氨氮浓度与亚硝氮浓度之比接近1∶1;DO调控在0.5-1 mg/L范围内,有利于前置硝化反应器与后续厌氧氨氧化反应器衔接。膜生物反应器中污泥浓度可达20 g/L,耗氧能力可达19.86 mg O2/(L·s),但最大供氧能力仅为0.369 mg O2/(L·s),供氧成为反应器运行的制约瓶颈,"低DO高流量"曝气是继续提高短程硝化效能的控制策略。     

粗甘油优化污泥脱水液培养小球藻过程的研究

污泥脱水液为污泥压缩过程产生的污水,因其含有N、P等营养物,可用于微藻的培养。但污泥脱水液碳氮比低,可利用碳源有限,影响微藻生长。本研究考察外加不同浓度(1 g/L,2 g/L,4 g/L,6 g/L)生物柴油副产物-粗甘油对污泥脱水液培养小球藻过程的影响。结果表明:1 g/L、2 g/L粗甘油浓度能促进小球藻生长,藻生物量为1.29 g/L、1.45 g/L;2 g/L粗甘油浓度下氨氮、总氮去除率达99.32%和97.52%。粗甘油被分解后易使培养体系pH降至7以下,使总磷去除率比对照组略低。外加1 g/L、2 g/L粗甘油组的COD去除量分别为553.00 mg/L和405.00 mg/L。藻细胞元素和傅里叶红外光谱分析表明补加粗甘油后藻细胞中C元素和H元素相对含量均明显增加,C元素含量约为对照组的1.5倍;2 g/L粗甘油组的蛋白质与脂类物质含量均高于对照组。MPBR半连续培养小球藻过程中,HRT为5 d时藻生物量维持在1.99~2.21 g/L,大约为批次生物量的1.50倍;氨氮、总氮、总磷、COD的去除率分别在96.26%~99.20%、92.44%~94.04%、53.63%~58.58%、59.44%~65.57%。     

纳米级Fe3O4磁性粒子与人肝癌细胞HepG-2及人正常肝细胞L02作用的生物学行为的实验研究

目的:对纳米级Fe3O4磁性粒子与人肝癌细胞HepG-2及人正常肝细胞L02作用的生物学行为进行实验研究。方法:通过化学沉淀法制备粒径为10nm左右的纳米级Fe3O4磁性粒子,观察其表征;将不同浓度纳米级Fe3O4粒子加入培养液分别与HepG-2混合培养检测凋亡坏死率;将相同浓度粒子分别与HepG-2和L02混合培养,对两者作用的差异进行动态观察比较。结果:纳米级Fe3O4磁性粒子能在肝癌细胞HepG-2细胞内稳定存在72小时以上,有良好的生物相容性;透射电镜观察到Fe3O4磁性粒子主要分布于细胞的溶酶体及吞噬泡内。共培养1小时后即有较多的纳米磁性粒子进入HepG-2内,而3小时后才见L02细胞内有少量的磁性粒子进入。结论:此实验结果为磁性纳米粒子与肿瘤细胞微观结构的作用提供了有意义的实验数据,并可能对应用磁性纳米粒子治疗恶性肿瘤提供有价值的依据。