微生物絮凝剂对油漆废水的絮凝研究

摘要

随着现代涂装工艺的发展，涂料用量日益增加，通常会有很多不能涂覆到涂装工件上而成为“过喷”涂料。过喷的涂料通过循环水进入到水池，然后进行絮凝。传统的絮凝剂有漆渣量大、不能生物降解、有毒性等缺点，而微生物絮凝剂是由各种各样的微生物（如细菌、真菌、酵母菌、藻类等）生长过程中产出的安全无毒可生物降解的天然产物，其用于絮凝的主要活性成分是多糖、蛋白质、脂类、糖脂、核酸和糖蛋白等。微生物絮凝剂能够使水中的菌体细胞、悬浮颗粒以及胶体粒子等絮凝、沉淀，它是当前世界水处理剂方面的研究热点。
　　本文首先通过一系列的方法分离筛选，得到一株能较好絮凝高岭土悬浊液的菌株(FL-2)。根据生理生化实验和16S rDNA序列对比，发现FL-2菌株与洛菲不动杆菌置信度达到100％，且在系统发育树中位于同一分支，证明了FL-2属于洛菲不动杆菌。此外，研究菌FL-2的生长曲线可以发现菌FL-2几乎没有延滞期，且在60 h时开始进入衰亡期;通过高岭土悬浊液絮凝试验发现只有72 h时产生的絮凝剂絮凝效果最好，可达到87.68％。
　　其次，先后对FL-2菌的培养基及培养条件进行单因素试验。单因素试验确定了菌FL-2对高岭土悬浊液絮凝率最高的培养条件是:30℃，pH=9，摇床转速为160 r/min;培养基的成分中碳源为葡萄糖，混合氮源有硝酸钠、氯化铵和尿素，无机盐是硫酸镁。
　　再次，通过提取菌FL-2，研究了成分含量以及结构性质进行了分析得出以下结论。定性试验发现FL-2絮凝剂主要包含多糖与蛋白类物质，并且它们主要存在于胞外;红外、紫外光谱表征发现FL-2絮凝剂成分的分子中主要包含羟基，羧基，氨基，氢键等基团，不含有核酸。
　　接着，对絮凝剂FL-2和胶冻样芽孢杆菌在模拟漆雾废水中的絮凝效果进行了分析和简单的絮凝机理探索。结论如下:当pH达到12-13，絮凝剂投加量分别为5mL和3mL且不需要添加助凝剂时，去除率分别达到了91.22％和93.18％。当分别添加0.1mol/L3％的氯化钙和硫酸镁时对絮凝率有一定的提高，但无机盐会使环境有二次污染，因此当排放要求不是很高时，可以选择不加。絮凝剂在20-80℃之间絮凝效果均达到80％以上。絮凝剂FL-2含有大量的-OH，-COO-，-NH等基团，使其极容易与漆雾颗粒表面的H+和OH-等生成氢键，实现絮凝效果;并且大量的-COO-能够与漆雾分子链中释放的金属阳离子形成离子键结合，从而形成絮体。
　　最后，对菌FL-2与芽孢杆菌复配进行研究，得出最佳的方案:先加入2mL芽孢杆菌后加入2mLFL-2时的效果最后达到96.19％，而两种微生物菌与无机絮凝剂复配时的效果不好。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 课题背景

1．2 漆雾废水的处理现状

1．3 絮凝剂的分类

1．3．1 无机絮凝剂

1．3．2 有机絮凝剂

1．4 微生物絮凝剂的主要研究内容

1．4．1 微生物絮凝剂产生菌

1．4．2 微生物絮凝剂的种类

1．4．3 微生物絮凝剂的特点

1．4．4 微生物絮凝剂絮凝机理

1．4．5 影响微生物絮凝剂絮凝效果的因素

1．4．6 微生物絮凝剂的应用

1．4．7 微生物絮凝剂的研究现状及发展趋势

1．5 微生物的复配

1．5．1 复配絮凝的基本原理

1．5．2 复配絮凝的研究

1．6 课题的研究内容、目的及意义

1．6．1 研究的目的和意义

1．6．2 研究内容

2 絮凝剂产生菌的分离、筛选及鉴定

2．1 实验部分

2．1．1 菌种来源

2．1．2 主要采用的培养基

2．1．3 仪器与设备

2．1．4 主要试剂

2．1．5 废水样品的采集

2．1．6 菌种分离纯化

2．1．7 絮凝菌种的筛选

2．1．8 菌种鉴定

2．1．9 系统发育学分析

2．2 结果与讨论

2．2．1 菌种的筛选结果

2．2．2 形态特征及生理生化鉴定结果

2．2．3 分子生物学鉴定结果

2．2．4 16S rDNA序列系统发育树分析

2．3 本章小结

3 对絮凝剂产生菌培养条件的研究

3．1 实验材料

3．1．1 菌种

3．1．2 主要培养基与仪器设备

3．1．3 主要药品试剂

3．2 实验方法

3．2．1 生长曲线的测定

3．2．2 絮凝率的测定方法

3．2．3 单因素优化实验

3．3 结果与分析

3．3．1 生长曲线的测定结果

3．3．2 单因素优化实验结果

3．4 本章小结

4 絮凝剂的提取及其性质分析

4．1 实验材料

4．1．1 菌种

4．1．2 主要培养基

4．1．3 主要仪器和设备

4．1．4 主要药品试剂

4．2 实验方法

4．2．1 絮凝剂的分布

4．2．2 絮凝剂的提取

4．2．3 絮凝剂的形态与成分

4．3 结果与讨论

4．3．1 絮凝剂的活性分布

4．3．2 絮凝剂的形态特征

4．3．3 絮凝剂的定性分析

4．3．4 紫外光谱分析

4．3．5 红外光谱分析

4．4 本章小结

5 絮凝剂FL-2及胶冻样芽孢杆菌对漆雾废水的絮凝

5．1 实验材料

5．1．1 菌种

5．1．2 主要培养基

5．1．3 主要仪器和设备

5．1．4 主要药品试剂

5．1．5 微生物絮凝剂

5．1．6 漆雾废水的制备

5．2 实验方法

5．2．1 漆雾去除率的测定

5．2．2 絮凝剂的投加量

5．2．3 絮凝体系pH对漆雾去除率的影响

5．2．4 助凝剂对漆雾去除率的影响

5．2．5 絮凝剂的热稳定性

5．2．6 菌FL-2 Zeta电位的测定

5．2．7 菌FL-2对油漆废水絮凝前后的扫描电镜

5．3 结果与讨论

5．3．1 絮凝剂投加量对漆雾去除率的影晌

5．3．2 絮凝体系pH对漆雾去除率的影响

5．3．3 助凝剂对漆雾去除率的影响

5．3．4 絮凝剂的热稳定性

5．3．5 絮凝漆雾后的效果

5．3．6 Zeta电位分析

5．3．7 菌FL-2絮凝油漆废水前后扫描电镜图分析

5．3．8 絮凝机理的初步探究

5．4 本章小结

6 絮凝剂FL-2与各种絮凝剂的复配研究

6．1 实验材料

6．1．1 菌种

6．1．2 主要培养基

6．1．3 主要仪器和设备

6．1．4 主要药品试剂

6．1．5 微生物絮凝剂

6．2 实验方法

6．2．1 单独使用FL-2或胶冻样芽孢杆菌处理油漆废水的最佳效果

6．2．2 两种菌种复配后处理油漆废水的最佳效果

6．2．3 FL-2与无机絮凝剂复配后处理油漆废水的最佳效果

6．3 结果讨论

6．3．1 两种菌种复配后处理油漆废水的最佳效果

6．3．2 FL-2与无机絮凝剂复配后处理油漆废水的最佳效果

6．3．3 复配前后絮凝效果对比

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 研究总结

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果