生物高分子絮凝剂G5的制备与絮凝机理研究

摘要

生物絮凝剂是由微生物产生的一类生物大分子物质，具有一定的絮凝活性，能使液体中难沉降的固体悬浮颗粒凝聚，加速沉降以达到固液分离的目的。且较之传统的无机絮凝剂和有机合成高分子絮凝剂，具有安全、无毒、易降解等特点，因此，微生物絮凝剂自问世以来便受到广泛的关注，具有重要的研究价值和应用前景。 本课题从活性污泥及土壤中筛选分离出9株具有较高絮凝活性的微生物絮凝剂产生菌。从中挑选出絮凝活性最高的一株微生物絮凝剂产生菌进行深入研究，将其命名为G5，根据其个体形态特征、菌落特征及生理生化实验，初步鉴定为短芽孢杆菌(Bacillus brevis)。 对G5产絮凝剂菌的培养基成分和培养条件进行优化实验研究，并考察影响其絮凝性能的因素。得出菌G5产絮凝剂的最佳培养基成分为：蔗糖20g/L、酵母浸粉0.5g/L、脲0.5g/L、(NH4)2SO41.0g/L、KH2PO45g/L；最佳培养条件为：培养基初始pH值8、培养温度30℃、培养时间72h、转速150r/min。Ca2+对絮凝剂的絮凝有显著的促进作用，该菌产生的絮凝剂在pH为13时对高岭土悬浊液的絮凝率可达96.5％。 采用化学分析、仪器分析等多种方法对微生物絮凝剂G5的成分研究表明，G5絮凝剂的有效成分是一种高聚物多糖物质，具有很好的热稳定性。 根据微生物絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝特性、絮凝前后Zeta电位变化特征、电镜扫描图像分析等结果，与微生物絮凝剂的化学组成和结构等对应分析，得出微生物絮凝剂的絮凝作用机理：微生物絮凝剂和颗粒之间通过静电引力、氢键及离子键产生吸附。微生物絮凝剂相对分子质量高，在水中容易伸展，通过活性基团与颗粒发生吸附，实现吸附架桥。在絮凝过程中，CaCl2通过电性中和、压缩双电层及降低动电势的作用而促进絮凝。 微生物絮凝剂G5能够有效的去除废水中的悬浮物，对啤酒废水进行絮凝实验，得出在最佳絮凝条件下，絮凝剂G5对高浊度的啤酒废水的絮凝率为92％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1絮凝剂概况

1.2微生物絮凝剂的发展概况

1.3微生物絮凝剂的研究

1.3.1微生物絮凝剂的种类与特点

1.3.2微生物絮凝剂合成的影响因素

1.3.3微生物絮凝剂絮凝活性的影响因素

1.3.4微生物絮凝剂絮凝机理的研究

1.3.5微生物絮凝剂的应用研究

1.4选题背景与研究内容

1.4.1微生物絮凝剂的研究背景

1.4.2存在问题及发展前景

1.4.3主要研究内容

第2章产微生物絮凝剂菌的筛选与鉴定

2.1实验材料与设备

2.1.1实验材料

2.1.2主要实验设备

2.2实验方法

2.2.1菌种的分离

2.2.2菌种的筛选

2.2.3菌株的鉴定

2.3微生物絮凝剂产生菌的筛选结果

2.3.1菌株的初筛

2.3.2菌株的复筛

2.4菌株的鉴定

2.4.1菌株的形态特征观察

2.4.2菌株的生理生化特征

2.5本章小结

第3章产絮凝剂菌的优化培养与絮凝性能

3.1产微生物絮凝剂菌G5的优化培养

3.1.1实验材料与内容

3.1.2培养基成分对菌产絮凝剂的影响

3.1.3培养条件对菌产絮凝剂的影响

3.2絮凝活性的分布

3.3影响微生物絮凝剂絮凝活性的因素

3.3.1实验材料与内容

3.3.2实验结果与分析

3.4 HPAM与微生物絮凝剂性能的比较

3.4.1实验内容

3.4.2实验结果与讨论

3.5本章小结

第4章生物絮凝剂的提纯与结构分析

4.1微生物絮凝剂的提纯

4.1.1实验材料与方法

4.1.2絮凝剂G5的提纯

4.2絮凝剂的组成与特性研究

4.2.1糖的呈色反应

4.2.2絮凝剂的紫外光谱分析

4.2.3絮凝剂的热稳定性测定

4.3本章小结

第5章生物絮凝剂的絮凝机理与应用研究

5.1絮凝体的形态结构观察

5.2微生物絮凝剂的絮凝机理研究

5.2.1实验材料与方法

5.2.2实验内容及结果分析

5.2.3絮凝G5的絮凝机理

5.3微生物絮凝剂的应用研究

5.3.1实验方法

5.3.2实验结果与分析

5.4本章小结

结论与建议

参考文献

致 谢