生物脫硫中氧化亞鐵硫桿菌的固定化及培養(yǎng)基優(yōu)化研究.pdf

1、利用含F(xiàn)e<'3+>離子的氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)菌液脫除混合氣體中的硫化氫，是目前H<,2>S脫除技術(shù)的一個研究熱點。該工藝一般分為三部分：脫硫、再生和硫磺分離。在再生反應(yīng)器中，氧化亞鐵硫桿菌催化硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，該反應(yīng)器的連續(xù)、快速進(jìn)行是整個工藝確立的關(guān)鍵。本文基于該工藝的特點，旨在通過不同的固定化方法來增大細(xì)胞密度，從而得到較高的生產(chǎn)能力，為后續(xù)的連續(xù)化操作提供條件。本文分別從固定化

2、方法、培養(yǎng)基優(yōu)化和反應(yīng)器三方面進(jìn)行了研究。 以海藻酸鈣為載體，采用包埋方法對實驗室保存活化后的T．f菌進(jìn)行了固定化研究。在海藻酸鈉濃度為2％(W/V)時，基質(zhì)硫酸亞鐵在凝膠內(nèi)的擴(kuò)散速率相對較快，通過回歸方程計算出其擴(kuò)散系數(shù)為2.183×10<'4> cm<'2>·min<'-1>；而氯化鈣濃度對擴(kuò)散影響不大。在海藻酸鈉濃度為2％(W/V)，氯化鈣濃度為4％(W/V)的情況下，分析了初始鐵離子濃度、活性炭添加量和磷酸氫二鉀濃度對

3、Fe<'2+>氧化?速率的影響。結(jié)果表明，在初始包埋量為15 g細(xì)胞濕重/L凝膠液的情況下，當(dāng)初始鐵濃度為5g/L時，完全氧化所需時間最短為50 h，氧化速率最快為0.27 g·L<'-1>·h<'-1>；初始鐵濃度為8g/L和10 g/L時，完全氧化所需時間相同為60 h?；钚蕴嫉奶砑釉谝欢ǔ潭壬霞涌炝薚.f菌的氧化速率，二次轉(zhuǎn)接后最高氧化速率由0.55 g·L<'-1>·h<'-1>升高到0.78 g·L<'-1>·h<'-1>。而

4、磷酸氫二鉀會加快Fe<'3+>的水解生成鐵釩類沉淀，阻塞海藻酸鈣凝膠的孔道，導(dǎo)致載體使用周期變短。 為了減少培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的沉淀，分析了培養(yǎng)基初始pH值和各營養(yǎng)成分的影響。研究表明，當(dāng)pH值高于1.6時，隨著培養(yǎng)基初始pH值的提高，氧化速率基本維持穩(wěn)定，而生成的沉淀量逐漸增多；最佳pH值為1.8。考察不同氮源(NH<,4>)<,2>HPO<,4>、NH<,4>Cl、NH<,4>NO<,3>和(NH<,4>)<,2>SO<,4>

5、對T.f菌培養(yǎng)過程的影響發(fā)現(xiàn)，最佳氮源為(NH<,4>)<,2>HPO<,4>，相對9k培養(yǎng)基而言(沉淀量1.18 g·L<'-1>)，不但可使Fe<'2+>的氧化速率維持穩(wěn)定，而且產(chǎn)生的沉淀量也最少(0.78 g·L<'-1>)。(NH<,4>)<,2>HPO<,4>濃度的影響實驗表明，隨著濃度的降低，F(xiàn)e<'2+>的氧化速率變化不大，而生成的沉淀量逐漸減少；當(dāng)(NH<,4>)<,2>HPO<,4>濃度為0.5 g·L<'-1>時，培

6、養(yǎng)過程中幾乎沒有沉淀。確定最佳培養(yǎng)基為：(NH<,4>)<,2>HPO<,4> 0.5 g/L，CaNO<,3> 0.01g/L，KCl 0.1g/L，MgSO<,4> 0.2 g/L，F(xiàn)eSO<,4>·7H<,2>O 44.3 g/L。 為了提高T.f菌的氧化能力，以木屑為固定化填料，在固定床生物反應(yīng)器中培養(yǎng)T,f菌。間歇培養(yǎng)實驗結(jié)果表明：當(dāng)氣速為0.4 L/min，初始鐵濃度為10g/L時，固定化后Fe<'2+>的平均氧化

7、速率由0.4 g·L<'-1>·h<'-1>升高到1.0 g·L<'-1>·h<'-1>；同時載體尺寸越小，孔隙率越小，比表面積越大，吸附菌體數(shù)越多，F(xiàn)e<'2+>的氧化速率也越大，平均氧化速率升高到2.36 g·L<'-1>·h<'-1>。氣速實驗表明，隨著氣速的增加，F(xiàn)e<'2+>的氧化速率也逐漸增大，當(dāng)氣速為1.4 L/min時，F(xiàn)e<'2+>的平均氧化速率高達(dá)4.86g·L<'-1>．h<'-1>。連續(xù)實驗結(jié)果表明，在達(dá)到最佳稀