【摘 要】
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在印染纺织行业中,偶氮染料常作为助色剂和染色剂被广泛使用,但其印染废水进入环境中严重影响人类和动植物的可持续健康发展。微生物处理偶氮染料是常用的方法,但功能菌或酶易受高浓度染料废水毒害、处理效率较低、功能菌或酶易流失且难以回收循环利用。因此,采用生物固定化技术将其固定在载体材料上克服纯微生物降解染料的弊端。本课题研究内容如下:（1）用聚乙烯醇（PVA）-海藻酸钠（SA）-沸石作为固定化复合载体,使
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在印染纺织行业中,偶氮染料常作为助色剂和染色剂被广泛使用,但其印染废水进入环境中严重影响人类和动植物的可持续健康发展。微生物处理偶氮染料是常用的方法,但功能菌或酶易受高浓度染料废水毒害、处理效率较低、功能菌或酶易流失且难以回收循环利用。因此,采用生物固定化技术将其固定在载体材料上克服纯微生物降解染料的弊端。本课题研究内容如下:（1）用聚乙烯醇（PVA）-海藻酸钠（SA）-沸石作为固定化复合载体,使用包埋交联法固定功能菌群DDMZ1,用单因素和正交实验对微生物固定化载体物理特性及偶氮染料活性黑5（Reactive Black 5,RB5）降解脱色性能进行了分析和优化。实验结果发现:SA的浓度为1%、PVA的浓度为8%、沸石浓度为2%、菌液OD600=0.7和交联时间12h,包埋交联固定化条件最佳。扫描电镜（SEM）结果显示:固定化PVA-SA-沸石载体小球内部结构孔隙众多,利于微生物细胞的附着和增殖。固定化功能菌群DDMZ1小球机械强度高、储存稳定性好,特别是它循环利用30批次后,脱色率仍旧保持在90%以上。（2）在环境因素对固定化功能菌影响和其微生物群落结构分析结果表明,与游离菌相比,固定化功能菌群DDMZ1小球具有更宽的pH适应范围、更高的热稳定性以及更高盐度和染料浓度的耐受性,且具有循环使用次数越多耐受性越强的趋势。且高通量测序结果揭示固定化样品中除了丰度占显著优势的菌属兼性厌氧-拟杆菌属（Dysgonomonas）外,还富集了肠球菌属（Enterococcus）和梭菌菌群（Clostridium＿sensu＿stricto＿12）,推测是这三种占优势的菌种在固定化功能菌群DDMZ1小球循环使用高达30批次降解脱色RB5过程中发挥关键作用。（3）在固定化功能菌群DDMZ1小球实验基础上,添加了0.05g铁粉制成PVA-SA-沸石-DDMZ1/Fe~0小球,其展现出了高效的降解RB5染料的能力,在24h的脱色率最高达94.42%且能够重复循环利用15批次之久。（4）首先通过大肠杆菌表达纯化出淡黄色的BVU5酶测其浓度均值为1.5mg/mL,再用聚乙烯醇（PVA）-海藻酸钠（SA）-沸石作为固定化复合载体,将其包埋交联成固定化BVU5酶小球,探究出其PBS buffer、180r和30℃恒温振荡培养条件下的最佳催化RB5染料条件为辅酶2.5 mM NADH和固定酶0.5mL。在固定化酶循环实验中,当染料RB5初始浓度20 mg/L在30 min时,脱色平均率为51.28%,连续循环催化RB5染料可达8批次;当染料RB5初始浓度100 mg/L在3 h时,脱色平均率为70.26%,连续循环催化RB5染料可达10批次。本文是将天然功能菌群DDMZ1和BVU5酶进行固定化并将其应用于偶氮染料活性黑5的处理,研究结果对于应用固定化功能微生物处理含染料废水具有重要指导意义。
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