降解PVA混合體系的發(fā)酵條件研究及降解機(jī)理初探.pdf

1、聚乙烯醇(PVA)是一種人工合成的水溶性高分子聚合物。因其具有pH穩(wěn)定、混溶性及乳化能力強(qiáng)等優(yōu)良特性，同時(shí)對天然纖維和一般的合成纖維具有較好的粘附性、成膜性和耐磨性，是目前滌棉織物經(jīng)紗上漿中的主要漿料。采用PVA上漿的織物，必須經(jīng)過退漿處理才能增加其吸水性。傳統(tǒng)的退漿方法是使用70～90℃的熱水對棉織物進(jìn)行洗脫，洗脫下的PVA隨廢水排出。由于PVA化學(xué)耗氧量大，可生化性較差，給水體造成了嚴(yán)重的污染。而利用酶法退漿，在退漿的同時(shí)對高聚合度

2、的PVA進(jìn)行降解，提高了退漿廢水的生物可降解性，從退漿過程中的水耗、能耗及對廢水的處理費(fèi)用看，酶法處理較常規(guī)方法有較大的優(yōu)勢；同時(shí)酶法退漿條件溫和，對棉織物的損傷小，因此對PVA降解酶的研究越來越受到重視。本論文研究了一個(gè)能高效降解PVA的混合體系，對其進(jìn)行了搖瓶發(fā)酵的營養(yǎng)條件及環(huán)境條件的研究，并通過對發(fā)酵過程中PVA的分布狀況和PVA降解酶的分布情況對該混合體系降解PVA的機(jī)理進(jìn)行了初步的推斷。主要研究結(jié)果如下： (1)通過碳

3、氮源對發(fā)酵影響的研究，認(rèn)為有機(jī)氮源優(yōu)于無機(jī)氮源，而復(fù)合氮源并不適合該混合體系，無機(jī)氮源的添加對體系的生長及降解能力有所抑制。其他碳源的補(bǔ)充，可以促進(jìn)菌體的生長，但同時(shí)對PVA降解酶的產(chǎn)生有所抑制。 (2)除了對碳氮源進(jìn)行了考察外，作者對一些環(huán)境因素也進(jìn)行了考察。最終確定了混合體系的發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)：PVA17999，酵母粉2，K2HPO42，KH2PPO40.25，MgSO4·7H2O0.06，CaCl20.05，F(xiàn)eSO4

4、·7H2O0.02，NaCl0.02；pH7.2。發(fā)酵溫度為30℃，接種量為1mL。 (3)與優(yōu)化前相比，混合體系對PVA的降解能力有了顯著提高，原先96h對3g/LPVA降解率可達(dá)80％，優(yōu)化后36h對3g/LPVA的降解率可達(dá)95％，60h左右對9g/LPVA的降解率大于96％。 (4)從PVA的分布實(shí)驗(yàn)可知，在發(fā)酵結(jié)束時(shí)，發(fā)酵上清液中PVA的含量很低，但在細(xì)胞破碎后說測到的PVA含量為清液中的6倍左右。結(jié)合酶活測定

5、結(jié)果來看，認(rèn)為該混合體系所產(chǎn)生的PVA降解酶系主要結(jié)合在細(xì)胞膜上；PVA與膜上酶緊密結(jié)合，常規(guī)的離心和微濾無法將其析出；并可能先在細(xì)胞膜上PVA降解酶的作用下被降解為小分子聚合物，然后進(jìn)入細(xì)胞被進(jìn)一步降解利用。 (5)初步研究了PVA降解酶的酶學(xué)性質(zhì)，確定酶反應(yīng)溫度及pH分別為30℃和7.0。 (6)采用熱水退漿1h后可去除PVA約76％，而此時(shí)酶法的PVA去除率只有54％，但是隨著時(shí)間的延長，熱水退漿基本上沒有較大的改