錳氧化細(xì)菌的選育及生物氧化對土霉素的降解特性研究.pdf

1、二氧化錳是一類重要的自然氧化劑，能與還原性有機(jī)污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降低其毒性，起到環(huán)境修復(fù)和凈化的作用。但這是一個(gè)固液相催化體系，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，二氧化錳會逐漸減少，錳離子逐漸增加，導(dǎo)致去除效率顯著降低。因此，本論文試圖篩選獲得高效錳氧化細(xì)菌，將Mn(Ⅱ)氧化為Mn(Ⅲ/Ⅳ)，形成生物氧化錳，恢復(fù)錳氧化物的氧化降解能力，形成持久高效的氧化體系。
　　從某水廠的成熟錳砂中馴化、分離得到1株高效氧化Mn2+的菌株，經(jīng)過對其形態(tài)特征

2、、生理生化以及16S rDNA序列分析，確定該株菌從屬于氨基桿菌(Aminobacter sp)，命名為H1。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，可確定上述菌株為氧化Mn2+的新性能物種。通過搖瓶實(shí)驗(yàn)考察了溫度、pH等環(huán)境因素對菌株H1氧化活性的影響，確定H1氧化Mn2+的最適溫度為35℃，最佳pH為7.0左右。最佳條件下，5天內(nèi)菌株可完全去除初始濃度為0～10 mmol/L的Mn2+，氧化率最高可達(dá)60％左右。當(dāng)培養(yǎng)基中存在1g/L檸檬酸鐵銨時(shí)，對菌株氧

3、化Mn2+具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。菌種最高M(jìn)n2+耐受濃度為50 mmol/L，土霉素耐受濃度60μmmol/L，具有一定的工程應(yīng)用潛力。
　　菌株H1的不同生長階段對Mn2+的氧化能力有所不同，以對數(shù)生長期后期和穩(wěn)定期的氧化活性最強(qiáng)，衰亡期的活性顯著下降。在Mn(Ⅱ)生物氧化過程中，發(fā)現(xiàn)有Mn(Ⅲ)中間體產(chǎn)生，且該菌主要通過產(chǎn)生錳氧化活性因子和堿性代謝產(chǎn)物提高體系pH兩種方式來催化氧化Mn(Ⅱ)。錳氧化活性因子需要Mn2+的誘導(dǎo)，且

4、Mn2+的存在可提高活性因子的產(chǎn)量。培養(yǎng)液、細(xì)胞裂解液、菌體和上清液均具有氧化Mn(Ⅱ)的活性，表現(xiàn)為細(xì)胞裂解＜液上清液＜菌體＜菌液。
　　采用SEM-EDX，XRD和XPS等手段對獲得的生物氧化錳進(jìn)行形貌分析表征，發(fā)現(xiàn)菌體表面存在大量的生物氧化錳，該生物氧化錳為無序態(tài)、弱結(jié)晶納米結(jié)構(gòu)，且主要由MnCO3，MnOOH，Mn3O4和MnO2等組成。
　　以化學(xué)合成的δ-MnO2為對照，對生物氧化錳氧化降解土霉素(OTC)的行為

5、研究表明，生物氧化錳和化學(xué)氧化錳對OTC都保持較高的降解效率，且氧化降解速率皆隨生物氧化錳和δ-MnO2初始濃度的增加而提高;而隨pH值的上升而下降。但生物氧化錳對OTC的降解效果比δ-MnO2稍高。當(dāng)OTC初始濃度為50μmmol/L，菌懸液接種量為20％，pH=7.0，δ-MnO2投加量為500岬mol/L時(shí)，成功構(gòu)建了二氧化錳與錳氧化細(xì)菌的共存循環(huán)體系，可同時(shí)完全去除體系中剩余的OTC和實(shí)現(xiàn)反應(yīng)生成Mn2+的再氧化。
　　本