基因工程菌在膜生物反应器中对偶氮染料的脱色

摘要

由于具有稳定、易于合成、品种多样的特点，偶氮染料被广泛应用于印刷、造纸、化妆品以及纺织印染等行业。偶氮染料及其降解产物多具有致癌作用，并能在环境中长期存在，因此上述行业生产向环境中排放的含偶氮化合物的废水成为废水处理中的焦点问题。 本文综述了偶氮染料废水水质特点和危害以及当前国内外处理技术，分析了传统的各种处理方法的脱色机理及应用上的不足，在此基础上研究了四方面内容：基因工程菌EscherichiacoliJM109(pGEX-AZR)对酸性红B脱色条件优化；基因工程菌在厌氧膜生物反应器中对酸性红B染料废水脱色工艺考察；基因工程菌对直接耐晒蓝脱色条件优化；基因工程菌在间歇序批式膜生物反应器中对直接耐晒蓝染料废水脱色工艺考察。 E.coliJM109(pGEX-AZR)对酸性红B的最佳脱色条件为：进水染料浓度500mg·L-1，初始生物量浓度1.0g·L-1，pH7.0～8.0，温度30℃，葡萄糖浓度1.0g·L-1。基因工程菌在膜生物反应器中对酸性红B染料废水进行连续处理，结果表明，在上述优化条件下，系统对酸性红B有很好的脱色能力，且启动期短，脱色效率高，脱色率稳定在95﹪以上，对CODCr的去除率能达到68﹪。系统运行过程中，反应器内生物量稳定在0.4g·L-1左右。EPS与生物量变化趋势一致，先升高后降低；pH值在运行初期由6.5降至6.2，后维持在6.6左右。系统运行27d后进行第一次膜清洗，膜通量恢复为初始值的92﹪，系统运行周期约为26d。 E.coliJM109(pGEX-AZR)对直接耐晒蓝的最佳脱色条件为：进水染料浓度400mg·L-1，初始生物量浓度5g·L-1，pH7.0～8.0，葡萄糖浓度0.5g·L-1。在此条件下，该基因工程菌在SMBR中对直接耐晒蓝的脱色率稳定在90﹪以上，对CODCr的去除率范围50﹪～62﹪。运行过程中，反应器内生物量浓度稳定在3.90g·L-1左右；比酶活和EPS均呈现先增大，再降低，最后较为平缓的趋势；系统运行周期约为25d。

目录

文摘

英文文摘

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引 言

1绪论

1.1染料的分类与生色机理

1.1.1染料的分类

1.1.2染料的生色机理

1.2偶氮染料

1.3染料废水水质特点及危害

1.3.1染料工业废水特点

1.3.2印染废水特点

1.3.3含染料废水的危害

1.4偶氮染料废水处理技术综述

1.4.1物理法

1.4.2化学法

1.4.3生物法

1.5偶氮染料生物处理方法

1.5.1偶氮染料生物脱色机理

1.5.2偶氮染料生物脱色体系

1.5.3偶氮染料生物脱色的应用

1.6本论文研究目的、内容及技术路线

1.6.1研究目的

1.6.2研究内容

1.6.3研究技术路线

2实验材料和方法

2.1实验材料与仪器

2.1.1实验菌种

2.1.2实验用偶氮染料及偶氮染料废水组成

2.1.3实验试剂

2.1.4实验仪器

2.2研究方法

2.2.1菌体培养方法

2.2.2实验检测项目及分析方法

3基因工程菌脱色条件考察与优化

3.1实验方法

3.2 E.coli JM109(pGEX-AZR)脱色能力的确定

3.3 E.coli JM109(pGEX-AZR)对酸性红B脱色条件优化

3.3.1进水染料浓度对脱色的影响

3.3.2初始生物量对脱色的影响

3.3.3初始pH对脱色的情况

3.3.4温度对脱色的影响

3.3.5葡萄糖浓度对脱色的影响

本章小结

4基因工程菌在厌氧膜生物反应器中对酸性红B的脱色研究

4.1实验材料与方法

4.1.1实验装置

4.1.2实验操作条件

4.2脱色工艺考察与优化

4.2.1对酸性红B的脱色情况

4.2.2对CODCr的去除情况

4.2.3反应器中生物量变化

4.2.4反应器中葡萄糖变化

4.2.5反应器中EPS变化

4.2.6反应器中pH变化

4.2.7反应器中压差变化及膜污染

本章小结

5基因工程菌在间歇序批式膜生物反应器中对直接耐晒蓝脱色研究

5.1实验材料与方法

5.1.1实验装置

5.1.2实验操作条件

5.2脱色条件优化

5.2.1进水染料浓度对脱色的影响

5.2.2初始生物量对脱色的影响

5.2.3初始pH对脱色的影响

5.2.4葡萄糖浓度对脱色的影响

5.3脱色工艺考察与优化

5.3.1对直接耐晒蓝脱色情况

5.3.2对CODCr去除情况

5.3.3 SMBR中生物量及其比酶活变化

5.3.4 SMBR中胞外聚合物变化

5.3.5 SMBR中压差变化

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢