聚丙烯酰胺降解菌分离鉴定及降解特性研究

发布日期:2015-04-14 11:38:27
  聚丙烯酰胺是(Polyacrylamide,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:简称PAM)是丙烯酰胺均 聚物或与其他单体共聚而得聚合物的统称,是水溶性髙分子 中应用最广泛的品种之一。硫酸盐在石油开采、水处理、纺织、造纸、 医药、农业等行业中具有广泛的应用,有"百业助剂”之称a在 医学上,聚丙烯酰胺凝胶用作非凝血酶原粒化剂,外科、隐性 眼镜原料,微胶囊的外层包复料,用作高质量的止血栓等;在 药学领域.用作非凝血酶原料和药物的载体m =其广泛的被 应用,同时其在环境中的积累、迁移、转化带来的毒性亦将逐 渐显露出来,并将给生态环境带来不可估量的长期危害。目 前对其的处理方法有物理法化学法[4)和生物处理法ts_6), 最佳的处理方法为生物处理法。本实验就生物处理的方法进 行了研究。
  
  1材料和方法1.1菌种来源及试验材料菌种分离自含聚合物驱污水。分离方法为hungme滚管 法、绝迹稀释法(MPNK培养基配方为:NH4C1 1.0g.Na2SO4 2g、CaCl2 . fflzOO.lg.MigSO, • 7H2O2.0g、酵母資 1.0g.60% 的乳酸钠溶液6mL,PAM 0_5g,蒸馏水1000mL(i«=7_8)、 0.2%的刃天青溶液0.5mL。煮沸后,加入L-半胱氨酸盐酸 盐0.5g,通入高纯氮气驱氧30min, 121X:灭菌20min, 3%的无 菌FeSO, • (N^^Sa溶液单独加入,固体培养基加入1_2% 的琼脂,分离纯化所得菌株于液体培养基中37t培养4紐后, 在光学显微镜下革兰氏染色观察,并作透射电镜观察。按 <简 明第八版伯杰氏细菌鉴定手册〉进行生理生化特性鉴定。
  
  1.2 PAM检测方法PAM质量浓度测定采用浊度法;HPAM溶液粘度测定用 平氏黏度计,20t恒温水浴,转子转速6r/min。
  
  2结果与分析2.1形态及生理生化的研究结果表明,S10菌株为肠杆菌属, G-,兼性厌氧,在含有FeSQ • (rn^so,的固体培养基中形 成黑色圆形菌落,表面突起.光滑,边缘整齐,可利用硫酸盐、 还原性硫化物.将其还原成硫化氢.可在以淀粉,乳酸钠.葡萄糖、酵母脅、乙醇为碳源的培养基中生长,生长情况各不相同, 其中在乳酸钠中生长最为良好。可在5~11的pH范围内生 长,其最适pH为7.5,适应中性偏碱性的环境。最适合的温度 为37C,为嗜中温菌。透射电镜照片(图1)可知S10短杆菌,有 鞭毛,2根,菌体长度约1.75wnx 〇.5wnX 〇.3Wn,2.2菌株对PAM的生物降解近年有研究发现PAM的降解产物可作为细菌生命活动的 营养物质。实验以PAM为碳源,用蒸馏水配制成浓度为 lOOOrng • I/1的厌氧培养基,接种量5% ,37t培养,测定其初 始 PAM的浓度,在 12h、24h、48h、72h、120h、196h、240h分别测 童PAM的质量浓度,结果PAM浓度由初始的lOOOmg • I/1下 降到758mg •同时HPAM溶液的粘度也由下降到初始粘度的60%。
  
  降解产物的气质联机检测(Agilent GC6980/MS5973)m, 色谱柱类型:HP-5-MS,进样口温度250t ,柱温100t? 240t,以10t /min升温,分流比60:1,进样量10儿,扫描分子 量范围为20u~600u。提取采用正丁醇萃取法,收集正丁醇 相,45t旋转蒸发浓缩至5ml,即为所得样品,过滤后用气质联 机进行分析。PAM的改变表现在降解产物中,降解产物的图 谱经质谱计算机检索,有底物异丙酸异丁 (2.115min)和2 -甲基辛辞QH170(2.94min)可能为PAM被微 生物作用后的产物,另还有大量的低分子化合物,多含有双 键、环氧等结构,可能是丙稀酰胺低聚体的衍生物。
  
  3生长因子对其降解HPAM的彩响微生物都有自己适合的微环境,SRB菌也是如此,许多的 生态因子,如温度、阳值、矿化度等都包括在内,它们对SRB菌 的生长有着很大的影响,同时亦影响PAM的去除率,研究这些 因素对PAM降解的影响,能够更好的发挥SRB菌株的作用,提 高降解效率。
  
  3.1 imPAM降解的影响设置系列阳:4、5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、11、 12、13,共14个梯度,配制培养基,高压灭菌后接入5%的菌液, 在0h、5d和10d分别测量其PAM的浓度和粘度。由图3可知,在 PH<5或pH>12时,S10不能生长,此时降解率为0,而在8.0降 解率最高。
  
  3.3矿化度对PAM降解的影响研究矿化度对PAM降解的影响,采用五因素四水平正交 试验,因索水平见表1。矿化度正交试验结果(表2)表明, SCT是影响降解率的主要因素,最佳的浓度为6〇〇mg‘L、 其次是N,和H0CV ,而其余的离子对降解率的影响不大。 因S10菌株在生长过程中将对―还原成H2S,H2S具有细胞毒 性[8),其质量浓度过高会抑制菌株的生长,因而使降解率降 低。总矿化度最适生长范围为2.〇x l〇3mg • LM~3.〇X 10'1 mg • L_1.
  
  表1矿化度正交试验因索水平表L16(4s>因索(mg,L_1)
  
  水平CP(A) HO〇r(B) 3042_(C) w (D) Na'(E)
  
  120030050103002500600200306003800900400608004140015006001001400表2矿化度正交试结果因素试验号ABCDE试验结果降解率%1111115.221222210.431333319.24144447.152123411.362214312.072341214.582432112.69313426.110324319.811331248.4123421310.8134142312.7144231412.1154324110.416441326,5K141.935.332.142.638.0K250.444.342.944.137.5K335.152.550.046.854.7K441.737.044.135.638.9kl10.488.828.0210.659.5k212.611.0810.7211.029.38k38.7813.1212.511.713.68k410.429.2511.028.99.72R3.824.304.482.84.303.4 PAM浓度对降解率的影响PAM的降解产物可作为细菌生命活动的营养物质,反过 来营养的消耗又会促进PAM的降解w。以PAM作为碳源,配 制成含PAM^同浓度的培养基:50、100、150、200、400、600、 800、1000、1200、2000mg • L_1,10d时测定其质童浓度。由图5 可知:在较低的浓度下(50mg. L'lOOmg. I/1)降解率较 好,在200mg • I/L^Orng • L—1,降解率最髙,以后随着PAM 质量浓度的升高.其降解的效率是呈下降的,在髙浓度时 (2000mg.LM),降解率接近0,图5 PANC«度对降解率的彩响4结论本文利用hungate法从聚合物驱油采油污水中分离到可降 解PAM的菌株S10,具有硫酸盐还原功能,G-,短杆状,鞭毛 周生,兼性厌氧,可产4H2S,16SrDNA鉴定为肠杆菌属。环境 因子影响实验表明降解最佳条件为:温度为40t:、pH为8.0、 SOT浓度60〇1吨*1/1、}^浓度在较低的浓度下。
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