馴化大腸桿菌對鎳離子的去除及三種細菌對染料脫色行為研究.pdf

1、環(huán)境中重金屬離子的污染較為隱蔽，不能被降解；而印染廢水由于可生化性差、成分復(fù)雜、色度大、COD高，是目前對人類威脅最大的兩大污染物。傳統(tǒng)物理化學(xué)治理方法費用高、能耗大、易造成二次污染。目前，利用死菌體的生物吸附已成功處理了多種金屬，但對Ni2+吸附率普遍較低，而活細菌能將吸附在表面的金屬或染料運送至胞內(nèi)或釋放降解酶，對其進行蓄積轉(zhuǎn)化和降解。
　　 論文以環(huán)境中常見細菌埃希氏大腸桿菌為對象，研究了培養(yǎng)基中Ni2+濃度對大腸桿菌的生

2、長周期及吸附行為的影響。在Ni2+的培養(yǎng)基中對大腸桿菌進行三代馴化，通過分析馴化前后大腸桿菌的質(zhì)粒DNA圖譜，并采用紅外光譜，透射電子顯微鏡、X射線光電子能譜、光學(xué)顯微鏡等儀器，對馴化過程中大腸桿菌的形貌及表面性質(zhì)進行表征，探討了馴化的初步機理。選擇馴化效果較好的菌種，對鎳離子模擬水樣做去除實驗，并將馴化前后大腸桿菌的吸附性能進行對比，實驗證明吸附性能有所改善。此外，采用三種細菌對染料進行脫色，探討用微生物對染料進行預(yù)處理的可行性。具體

3、研究內(nèi)容如下：
　　 （1）初始馴化鎳離子濃度的選擇大腸桿菌對鎳離子的應(yīng)急反應(yīng)是生化反應(yīng)過程，它與培養(yǎng)基中Ni2+的濃度密切相關(guān)，研究了培養(yǎng)基中Ni2+濃度對大腸桿菌生長及吸附行為的影響，在Ni2+培養(yǎng)基中，Ni2+對大腸桿菌的抑制作用隨其濃度升高而增強。大腸桿菌對Ni2+的吸附量隨細菌數(shù)量增加而升高，在穩(wěn)定生長期達到最大。用紅外光譜對大腸桿菌的表面官能團進行分析，推測大腸桿菌對Ni2+的吸附以-OH，-COOH等表面的官能團為

4、主，可能與蛋白質(zhì)也有關(guān)。XPS分析了細菌表面O、N、S、P等元素的變化，推測蛋白質(zhì)等生物的大分子參與了Ni2+的吸附過程。 TEM觀察到Ni2+引起大腸桿菌的形貌變化，鎳離子的毒性也使細胞壁脆性增加。當(dāng)培養(yǎng)基中Ni2+濃度為30 mg·L-1時，大腸桿菌對Ni2+離子的吸附率較高，因此，選該濃度下培養(yǎng)的大腸桿菌，作后續(xù)馴化的菌種。
　　 （2）大腸桿菌的應(yīng)急馴化及其機理初探大腸桿菌經(jīng)三代馴化，發(fā)現(xiàn)馴化后大腸桿菌在鎳離子培養(yǎng)基中的

5、適應(yīng)力增強，生長速度與馴化前后Ni2+濃度梯度有關(guān)，梯度越小，大腸桿菌的生長越快。馴化菌的吸附性能也增強，吸附行為與馴化的Ni2+濃度有關(guān)，第一代馴化的大腸桿菌對Ni2+的最大吸附量出現(xiàn)在穩(wěn)定期（30mg·L-1、100mg·L-1），分別將其接入Ni2+濃度為20mg·L-1和150mg·L-1的培養(yǎng)基中進行第二代馴化，在前一濃度中馴化的大腸桿菌（大腸桿菌ⅡC、D）對Ni2+的吸附出現(xiàn)兩個峰，分別在對數(shù)生長期和穩(wěn)定生長期，而后者（大腸

6、桿菌ⅡE、F）只在對數(shù)生長期出現(xiàn)一個峰。將兩者分別接入300mg·L-1的Ni2+培養(yǎng)基中繼續(xù)進行第三代馴化，從20mg·L-1的Ni2+培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)接的菌株（大腸桿菌ⅢG）也出現(xiàn)兩個峰，而在150mg·L-1轉(zhuǎn)接的（大腸桿菌ⅢH）卻只有一個峰。FTIR分析了吸附過程中表面官能團的作用，除-OH峰外，酰胺峰也發(fā)生了較大偏移，此外，多糖的C-O峰也有偏移，這些生物大分子都可與鎳離子結(jié)合。用光學(xué)顯微鏡，TEM分別觀察馴化細胞的形貌變化，隨馴化

7、的Ni2+濃度升高，細胞胞膜局部裂解，同時發(fā)生聚集現(xiàn)象。堿法裂解大腸桿菌提取質(zhì)粒DNA，電泳結(jié)果顯示，大腸桿菌細胞有質(zhì)粒，但馴化前后質(zhì)粒無變化。
　　 （3）馴化大腸桿菌對鎳離子的去除效果為評價馴化菌的吸附性能，采集天然水體，不加營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過濾滅菌后加鎳離子制備模擬水樣，選用吸附效果最好的大腸桿菌ⅢG（0-30-20-150 mg·L-1），去除模擬水樣中的Ni2+（<10 mg·L-1）。馴化菌對鎳離子的耐性增加，它們在5

8、mg·L-1和10 mg·L-1的水樣中的濁度（OD）值約為未馴化菌的3倍。在處理低濃度的Ni2+水樣時，馴化菌的去除率有較大提高，當(dāng)水樣中Ni2+濃度為1 mg·L-1時，馴化菌對鎳離子的去除率是未馴化菌的3.16倍。紅外圖譜表明，更多的表面官能團參與了鎳離子的去除過程。
　　 （4 ）大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及枯草芽孢桿菌對日落黃、亞甲基藍的脫色作用研究以陰離子染料（日落黃）和陽離子染料（亞甲基藍）為研究對象，探討不同細菌對