海洋產電菌的染料脫色和產電特性研究.pdf

1、產電菌是近年來發(fā)現(xiàn)的一類新型的微生物資源,這類微生物具有獨特的胞外電子傳遞途徑,能將代謝產生的電子傳遞給位于細胞外面的最終電子受體,并偶聯(lián)微生物的生長和代謝。目前,產電菌主要用于微生物燃料電池(MFCs)產電。偶氮染料屬于難降解有機物,現(xiàn)有研究認為偶氮鍵的還原斷裂是脫色的關鍵步驟,特別是含有磺酸基的偶氮染料極性強、分子量大,不容易轉運到細胞內,需要添加人工電子介體才能降解脫色?；谙囝愃频陌怆娮觽鬟f機理,本論文首次研究了海洋產電菌在偶

2、氮染料這類難降解污染物的降解和產電方面的應用,重點研究了脫色能力、降解機理、同時脫色產電、高鹽對脫色和產電的影響等內容。
　　 本論文首先考察了近海海洋產電菌Shewanella marisflavi EP1對偶氮染料、三苯基甲烷類染料和蒽醌染料的脫色特性。EP1菌株的最優(yōu)脫色條件為:厭氧,30℃～35℃,pH7.0～8.0,NaCl濃度為1％,以乳酸為碳源,以NH4Cl為氮源,在染料初始質量濃度為50 mg/L時,10 h內脫

3、色率達99.95％。
　　 隨后闡明了偶氮染料的脫色機制:NaCl濃度為0％～8％時,脫色機制為生物降解,且降解率隨NaCl濃度的提高而降低;NaCl濃度為8％～30％時,脫色機制主要為吸附和鹽析,且吸附率隨NaCl濃度的增加而增加,吸附速率符合擬二級動力學方程。分析XP2R的代謝產物和降解途徑:XP2R首先進行厭氧偶氮還原,產生兩種中間產物;接著在好氧條件下,通過兩種斷鍵途徑,得到最終產物為2-甲基-3-氨基-p-苯醌或1-氨

4、基-2萘酚。整個脫色過程中,總有機碳去除率不斷增加,最終為48％;染料及其產物對兩種藻類的生物毒性較小。
　　 再者,研究了EP1菌株利用MFC技術同時脫色產電時的電子傳遞機理。陽極產生的電子首先傳遞給電極用于產電,再進行厭氧偶氮還原脫色反應。同時脫色產電時,染料能夠促進產電,最大功率密度為17.73 mW/m2,庫侖效率是單純產電時的1.6倍;并且產電過程加快了染料的偶氮還原速率。產電菌EP1產生一些電子傳遞組分用以脫色或產電