類芽孢桿菌B69產(chǎn)胞外多糖絮凝劑優(yōu)化、組成分析及其在污水處理中的應(yīng)用

【摘要】：類芽孢桿菌B69(Paenibacillus elgii B69)能夠發(fā)酵產(chǎn)胞外多糖絮凝劑。生物絮凝劑因其高效、廉價、無毒、無二次污染的特性而被作為水處理劑,廣泛應(yīng)用于工業(yè)污水處理等領(lǐng)域,克服了傳統(tǒng)的無機絮凝劑、人工合成有機絮凝劑本身固有的不徹底、不環(huán)保、不安全等缺陷,對人體健康和環(huán)境保護都有很重要的現(xiàn)實意義。然而,目前制約微生物絮凝劑大規(guī)模應(yīng)用的主要問題在于生產(chǎn)成本過高、產(chǎn)量低和絮凝活性低,因此篩選產(chǎn)高活性絮凝劑菌株并提高其絮凝劑產(chǎn)量尤為重要。本論文圍繞類芽孢桿菌B69產(chǎn)生物絮凝劑的最優(yōu)化條件、純化和組成進行了研究,并對該絮凝劑在高嶺土、染料色素、重金屬離子和實際工業(yè)廢水中的活性研究進行了一系列的實驗,為提高類芽孢桿菌B69產(chǎn)絮凝劑的產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本以及該絮凝劑在污水處理中的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本論文的研究內(nèi)容主要包括以下三個方面： 1.對類芽孢桿菌B69產(chǎn)生物絮凝劑的發(fā)酵培養(yǎng)基組分進行了優(yōu)化。首先運用單因素法分析了發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源和氮源,篩選出蔗糖和蛋白胨作為最佳碳源和氮源成分,再采用Plackett-Burman設(shè)計、最陡爬坡實驗設(shè)計、中心組合設(shè)計及響應(yīng)面法分析了發(fā)酵培養(yǎng)基中各組分對絮凝劑產(chǎn)量的影響,從而得出該菌株在51.35g/L蔗糖、6.79g/L蛋白胨、0.46g/L酵母提取物發(fā)酵條件下(其他組分保持初始濃度不變)可獲得約25.64g/L的最高絮凝劑產(chǎn)量。最優(yōu)條件中碳源和氮源的濃度比同類研究報道的結(jié)果(分別為188.2g/L和25.8g/L)低很多,且獲得的最優(yōu)產(chǎn)量遠高于同類研究報道的結(jié)果(3.44g/L),這不僅僅大大降低了生產(chǎn)成本,還提高了目的產(chǎn)物的產(chǎn)量。 2.對該絮凝劑的純化和組成進行了研究。采用酶法、Sevag法及Q Sepharose Fast Flow柱層析法純化粗制的絮凝劑,得到均一的純樣品；運用一系列方法對純化樣品的化學(xué)成分及其組成進行了分析,得到的生物絮凝劑是一種由葡萄糖、葡萄糖醛酸、木糖和甘露糖組成的胞外多糖,其組成比例為1.95：1：2.07：0.93；分子量約3.5×106Da,且具高粘性(粘度為7850cP)。 3.對該絮凝劑在廢水處理中的去污性能進行了研究。本論文測定了該絮凝劑在高嶺土、染料色素、重金屬離子和實際工業(yè)廢水中的活性,結(jié)果表明：該絮凝劑可以減少高嶺土溶液高達87%的濁度,對染料色素和A13+、Pb2+、Cu2+、 Co2+等重金屬離子均具有較強的去除性能,且在實際廢水的凈化中也表現(xiàn)出令人滿意的絮凝效率。該絮凝劑不僅與其他天然高分子絮凝劑和有機合成絮凝劑的去污性能相當(dāng),而且還具有去除多種混合污染物性能。 該新型生物絮凝劑在上述生物發(fā)酵合成效率、分子性能、工業(yè)污水的預(yù)處理效果等方面的研究結(jié)果,均顯示出較大的潛在應(yīng)用價值。 【關(guān)鍵詞】：響應(yīng)面分析法 生物絮凝劑 污水 重金屬離子 染料色素
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X172;X703
【目錄】：

• 致謝8-9
• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 前言13-16
• 材料與方法16-28
• 1 菌株16
• 2 主要試劑16
• 3 培養(yǎng)基16-17
• 3.1 營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基16
• 3.2 營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基16-17
• 3.3 種子培養(yǎng)基17
• 3.4 發(fā)酵培養(yǎng)基17
• 4 主要器材17-18
• 5 方法18-28
• 5.1 菌株的發(fā)酵流程18
• 5.1.1 菌株活化18
• 5.1.2 菌株發(fā)酵18
• 5.2 絮凝劑產(chǎn)量的測定18-19
• 5.3 培養(yǎng)基組分的優(yōu)化19-21
• 5.3.1 單因素實驗19
• 5.3.2 Plackett-Burman(PB)設(shè)計19-20
• 5.3.3 最陡爬坡實驗設(shè)計20
• 5.3.4 中心組合設(shè)計(CCD)和響應(yīng)面法(RSM)20-21
• 5.3.5 最優(yōu)組分的確定與驗證21
• 5.4 絮凝劑的純化21-22
• 5.4.1 酶法21-22
• 5.4.2 Sevag法22
• 5.4.3 Q Sepharose Fast Flow柱層析22
• 5.5 絮凝劑的組成分析22-25
• 5.5.1 絮凝劑成分分析22-23
• 5.5.1.1 苯酚-硫酸法檢測多糖23
• 5.5.1.2 Bradford法檢測蛋白質(zhì)23
• 5.5.2 單糖組成分析23
• 5.5.3 葡萄糖醛酸定量分析23-24
• 5.5.3.1 相關(guān)溶液的配制24
• 5.5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作24
• 5.5.3.3 樣品的測定24
• 5.5.4 多糖純度和分子量的測定24-25
• 5.5.5 多糖粘度測定25
• 5.6 懸浮顆粒絮凝性能的測定25
• 5.7 染料色素脫色性能的測定25-26
• 5.8 重金屬離子去除性能的測定26
• 5.9 實際廢水凈化性能的測定26-27
• 5.10 統(tǒng)計分析27-28
• 結(jié)果與討論28-45
• 1 培養(yǎng)基組分的優(yōu)化28-37
• 1.1 單因素實驗28-29
• 1.2 Plackett-Burman(PB)設(shè)計29-31
• 1.3 最陡爬坡實驗設(shè)計31-32
• 1.4 CCD和RSM分析32-37
• 1.5 最優(yōu)組分的確定與驗證37
• 2 絮凝劑的純化37
• 3 絮凝劑的組成分析37-39
• 3.1 絮凝劑成分的分析38
• 3.2 單糖組成的分析38-39
• 3.3 多糖純度、粘度及分子量的測定39
• 4 絮凝劑的污水處理性能分析39-42
• 4.1 懸浮顆粒絮凝性能39-40
• 4.2 染料色素脫色性能40-41
• 4.3 重金屬離子去除性能41
• 4.4 實際廢水凈化性能41-42
• 5 討論42-45
• 5.1 P.elgii B69產(chǎn)絮凝劑培養(yǎng)基組分的優(yōu)化42-43
• 5.2 P.elgii B69產(chǎn)絮凝劑的純化與組成分析43-44
• 5.3 P.elgii B69產(chǎn)絮凝劑在污水處理中的應(yīng)用研究44-45
• 全文總結(jié)、創(chuàng)新點及展望45-47
• 1 全文總結(jié)45
• 2 本文創(chuàng)新點45-46
• 3 展望46-47
• 文獻綜述47-62
• 摘要47-48
• 1 細(xì)菌胞外多糖的簡介48-58
• 1.1 細(xì)菌胞外多糖的分類48-50
• 1.2 細(xì)菌胞外多糖的組成和結(jié)構(gòu)50-53
• 1.3 細(xì)菌胞外多糖的性質(zhì)53-54
• 1.4 細(xì)菌胞外多糖的合成54-56
• 1.5 細(xì)菌胞外多糖的功能與應(yīng)用56-58
• 1.5.1 細(xì)菌胞外多糖的功能56-57
• 1.5.2 細(xì)菌胞外多糖的應(yīng)用57-58
• 2 多糖的提取、分離與純化58-59
• 3 培養(yǎng)基的優(yōu)化59-62
• 3.1 響應(yīng)面法的理論與應(yīng)用59-60
• 3.2 RSM一般步驟60-62
• 參考文獻62-72
• 在讀期間發(fā)表論文及申報專利72

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

微生物多糖的研究與應(yīng)用    陸娟;

響應(yīng)面優(yōu)化酶法提取蛹蟲草培養(yǎng)基多糖的研究    安冬;朱蓓薇;

多糖現(xiàn)代分離純化技術(shù)的應(yīng)用進展    許雪燕;周鵬;蔣姍;

抗生素AGPM搖瓶發(fā)酵條件的正交實驗    石炳興,趙紅,劉喜朋,元英進,胡宗定

響應(yīng)面法在試驗設(shè)計與優(yōu)化中的應(yīng)用    張澤志;韓春亮;李成未;

響應(yīng)面分析法優(yōu)化羊棲菜多糖的提取工藝    李亞娜,林永成,佘志剛

細(xì)菌胞外多糖的研究進展    李江;陳靠山;郝林華;李光友;

淺談微生物絮凝劑    李達;單愛琴;

采用響應(yīng)面設(shè)計法優(yōu)化光合細(xì)菌培養(yǎng)基    程新;魏賽金;李漢廣;徐暉;涂國全;

響應(yīng)面分析法優(yōu)化香菇多糖發(fā)酵培養(yǎng)基    呂國英;張作法;潘慧娟;范雷法;李娟;范勐海;

茁霉多糖生物合成及在食品工業(yè)中的應(yīng)用    王烈喜;王爾茂;

超臨界CO_2萃取銀杏油工藝研究    張煥新;臧大存;劉靖;展躍平;

基于響應(yīng)面分析法優(yōu)化腌魚工藝研究    章銀良;

一株粘性多糖產(chǎn)生菌LV-1的發(fā)酵條件研究    梁玉麗;郭繼強;陳曉藝;劉志文;李憲臻;

響應(yīng)曲面法優(yōu)化大腸桿菌XD-12發(fā)酵培養(yǎng)基的研究    潘自皓;顧薇;潘揚;

響應(yīng)曲面法及其在微生物發(fā)酵工藝優(yōu)化中的應(yīng)用    袁輝林;康麗華;馬海濱;

克雷伯氏菌胞外多糖發(fā)酵條件的優(yōu)化研究    李淑營;喬來艷;劉陽;牟海津;

曝氣池活性污泥胞外聚合物對Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)的吸附研究    李章安;曾艷;張明青;張鵬;邵淋飛;

新型微生物胞外多糖結(jié)冷膠及結(jié)冷膠類多糖的研究進展    王萍;周常義;蘇文金;蘇國成;

NaCl、Mn(Ⅱ)、L-谷氨酰胺和α-酮戊二酸對地衣芽孢桿菌WBL-3合成新型土壤修復(fù)材料γ-PGA的影響    王寧;楊革;車程川;劉艷;

主分量法在結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型確認(rèn)中的應(yīng)用    張冬冬;郭勤濤;

基于強度的環(huán)肋圓柱殼結(jié)構(gòu)可靠性分析    于英霞;張偉;

響應(yīng)面分析法優(yōu)化百合多糖提取工藝的研究    史文慧;于淑娟;

響應(yīng)曲面法優(yōu)化波紋巴非蛤糖胺聚糖提取工藝的研究    董曉靜;范秀萍;吳紅棉;胡雪瓊;

超聲波提取女貞子多糖的優(yōu)化工藝研究    徐平平;張靜;孫潤廣;劉娜女;趙琰;李公正;

亞跨超風(fēng)洞現(xiàn)代試驗設(shè)計方法研究    張江;秦永明;馬漢東;

基于響應(yīng)曲面法氨法煙氣脫硫模型的研究    賈勇;殷李國;段佳音;鐘秦;

溫輪膠的流變特性及其在灌漿料中的應(yīng)用    趙青林;張玉琳;張禹;張朝鑄;

微生物胞外多糖的結(jié)構(gòu)及其抗氧化活性研究    郭守東

兩種天然抗菌糖綴合物及衍生物的合成    張在紅

微生物纖維素及其氧化衍生物的合成與性能研究    馮玉紅

弱吸波物料的微波煅燒新工藝及理論研究    劉秉國

土壤桿菌ZX09胞外多糖的制備和結(jié)構(gòu)解析以及生物學(xué)功能的研究    修愛慧

紅樹林酵母多樣性與高蛋白酵母研究    焉巋然

重金屬與細(xì)菌—土壤活性顆粒微界面互作的分子機制    方臨川

基于響應(yīng)面建模和改進粒子群算法的有限元模型修正方法    秦玉靈

基于統(tǒng)計學(xué)和解耦算法的丙酮—丁醇蒸餾系統(tǒng)優(yōu)化研究    王洪海

果蔬采后溫度激化處理的理論與試驗研究    尹海蛟

枯草芽胞桿菌TR21的發(fā)酵和海洋細(xì)菌DM09的抗真菌活性物質(zhì)研究    劉學(xué)明

蘿卜細(xì)胞系的建立及蘿卜硫素的提取與檢測    劉浩

Rahnella sp. PJT09胞外多糖的發(fā)酵條件與結(jié)構(gòu)分析    郭靜

木瓜蛋白酶的雙水相分離純化、原位固定化及其應(yīng)用研究    李明亮

微波—熱泵聯(lián)合干燥硫酸銨特性及新工藝研究    李長龍

小桐子殼制備活性炭及機理研究    段昕輝

產(chǎn)胞外多糖細(xì)菌的分離和鑒定    馬晶璟

微生物多糖威蘭膠的提取工藝研究    曹花

輔酶Q_（10）高產(chǎn)菌株理性選育與發(fā)酵優(yōu)化    王婭

松花粉多糖硫酸酯化前后對肝癌細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期的影響    楚慧麗

普洱茶茶多糖的提取及其含量測定    王偉華;韓占江;陳曉靜;

蛹蟲草的研究和產(chǎn)品開發(fā)進展    趙榮艷;段毅;郜俊紅;

香菇菌絲的液體發(fā)酵碳源與多糖產(chǎn)量研究    鄭典元;王春景;周雯;李萍;馮云云;陳娜娜;趙陽;郭文靜;

普洱茶茶多糖提取工藝研究    周增志;周斌星;王燕;

分光光度法測定小球藻數(shù)量的方法研究    呂旭陽;張雯;楊陽;蔡小寧;

茶多糖的提取方法及其生理功能研究進展    易鳳英;劉素純;李佳蓮;姜越君;

微生物絮凝劑處理礦井水實驗研究    劉敬武;單愛琴;周海霞;李?；?黃媛媛;

海綠素對全球紅葡萄品質(zhì)影響    陳衛(wèi)民;鐘寧;楊飛;

響應(yīng)面法在可靠性優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用    孟憲頤

超濾技術(shù)在中藥領(lǐng)域中的應(yīng)用    謝宇梅,濮德林,歐陽慶

部分因析設(shè)計的最優(yōu)折疊反轉(zhuǎn)及相關(guān)問題的研究    歐祖軍

威蘭膠發(fā)酵工藝優(yōu)化及結(jié)構(gòu)性能的研究    李莎

韋蘭膠生產(chǎn)工藝初探及流變特性研究    陳芳

用海藻制備絮凝劑處理蛋白廢水的研究    張文娟;徐珊珊;

多種絮凝劑在準(zhǔn)能選煤廠的應(yīng)用研究    王挨生;田聰明;

兩種絮凝劑聯(lián)合使用在處理洗水中的探索    朱云峰;

磺酸木素絮凝劑的合成及其特性    黃轉(zhuǎn)玉,關(guān)宏釗

水處理絮凝劑的絮凝原理及其研究進展    田玲,王九思,李玉金

微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及其培養(yǎng)條件優(yōu)化    黃玉柳;馬光庭;

一株產(chǎn)胞外絮凝劑微生物的研究    石春芳;趙秀娟;季祥;李雅麗;王芳;

多硅聚硅型絮凝劑穩(wěn)定性能的研究    龔春雨;

粉煤灰與絮凝劑復(fù)合對印染廢水脫色的研究    楊曉慶;

海水預(yù)處理過程絮凝劑的絮凝效能研究    張雨山;張秀芝;王靜;王樹勛;

目前絮凝劑的研究進展    牟洪燕;秦夢華;

寄生曲霉在廉價培養(yǎng)基下產(chǎn)生絮凝劑及其應(yīng)用    鄧述波;胡筱敏;羅茜;

電導(dǎo)率儀在絮凝劑添加量中的應(yīng)用研究    溫月麗;孟雙明;王斌;郭永;樊月琴;

冶金廢棄物制備絮凝劑的研究    李遼沙;伍娟;

殼聚糖絮凝劑在中藥純化工藝中的應(yīng)用    謝歡;袁海龍;

天然高分子絮凝劑的研究進展與展望    肖錦;

高效反應(yīng)性脫色絮凝劑的合成及應(yīng)用    董學(xué)亮;孫希孟;劉小培;李中賢;徐丹;余學(xué)軍;

水煤漿氣化黑水絮凝劑的選擇及應(yīng)用    張建強;李福文;郭良玉;周永忠;李長安;

絲狀真菌絮凝劑的研究    馬光庭;黃玉柳;

天然高分子改性制兩性絮凝劑及其性能研究    肖錦;王杰;

真溶性有機物絮凝劑研制成功    鐔詰

千業(yè)環(huán)保雙機絮凝劑項目一期工程完工    特約記者 范雪松

發(fā)臭池水頃刻變清澈    記者 馮競

絮凝劑在造紙廢水處理中的應(yīng)用    羅廣明

新型淀粉基絮凝劑國際領(lǐng)先    李文武

復(fù)合型絮凝劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用（未完待續(xù)）    福建金谷科技研究小組 福建農(nóng)業(yè)大學(xué)動物養(yǎng)殖技術(shù)研究所

研制復(fù)聚鋁絮凝劑創(chuàng)造污水治理新技術(shù)    企銘/

淀粉基高分子絮凝劑環(huán)保價廉    李斌

（接上期）復(fù)合型絮凝劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用（完）    福建金谷科技研究小組 福建農(nóng)業(yè)大學(xué)動物養(yǎng)殖技術(shù)研究所

投加PAM絮凝劑：鉬礦尾水沉降大大加快    劉廣學(xué)

絮凝劑溶解液制備及自動添加機理研究    高貴軍

復(fù)合陰離子改性鐵鹽絮凝劑處理稠油石化污水研究    李立君

新型高效氣浮絮凝劑及設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用研究    魏在山

新型無機—有機復(fù)合高分子絮凝劑的制備及性能研究    鄒靜

RL-2生物絮凝劑的研制及絮凝機理研究    羅平

絮凝劑對減緩膜—生物反應(yīng)器膜污染速率的效果和機理研究    紀(jì)婧

陽離子型聚丙烯酰胺的疏水改性及其應(yīng)用研究    尚宏周

咪唑類離子液體的合成、對纖維素和木粉的溶解性能及其在高分子中的應(yīng)用    郭立穎

陽離子型有機高分子水處理劑—聚環(huán)氧氯丙烷胺的研究    岳欽艷

多核復(fù)合絮凝劑及其組合技術(shù)的理論與應(yīng)用研究    張艮林

微波輔助下新型絮凝劑的合成及應(yīng)用研究    周磊

磁絮凝劑的制備及絮凝性能研究    徐超

微生物絮凝劑產(chǎn)生菌7-1的絮凝特性研究及其絮凝劑基因片斷的克隆    張旭

新型陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑的合成與性能研究    張艷秋

固氮菌絮凝劑的研究    鐘冬梅

天然高分子共聚物合成絮凝劑的研究    路婷

超高相對分子質(zhì)量陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑的合成研究    孫艷萍

天然高分子陽離子改性絮凝劑的制備及其性能研究    邱會東

兩性絮凝劑的制備研究    劉國偉

絮凝劑對膜污染控制與機理研究    歐金次仁