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我国是世界第二大石油进口国,船舶溢油事故时有发生,各港口、近岸水域少量溢油事故也连续不断,微生物修复技术是一种高效、安全的新型技术,但游离微生物在实际污染环境中易受外界因素影响,降解作用难以充分发挥。微生物的固定化技术因为具有高效、稳定、生物安全性好等特点,吸引研究者关注。本研究在微生物固定化方法和固定化载体的基础上,提出并研制得到亲油包水的多孔可漂浮的微球材料,作为复合菌固定化的载体,提高微生物降解效率,发挥微生物对溢油海域的环境修复作用。主要研究内容如下: (1)制备吸油性能最优的有机高分子材料。实验用二乙烯基苯、四氢呋喃、水和偶氮二异丁腈为为原料制备有机高分子材料,大量优化配比的实验表明,当上述四种原料分别为二乙烯基苯1.50 mL、四氢呋喃5.00 mL、水0.40 mL、偶氮二异丁腈0.06 g时,合成材料的吸油性能最好,最终饱和吸油率达0.5116 g/g,最终缓释保油率达76.02%。 (2)制备内亲水外亲油型核壳碳纳米管。以多壁碳纳米管为研究对象,通过对碳纳米管表面进行处理,使之可以引发含双键单体的聚合,之后先引发(甲基)丙烯酸特丁酯单体的聚合,形成单一的亲油性核-壳结构,然后引发一种含双键亲油性单体的聚合,再对其进行进一步处理,使亲水性基团暴露,从而得到内亲水外亲油型核壳碳纳米管。 (3)合成亲油包水纳米材料载体。在有机高分子材料上接入表面多孔、吸附性能强、悬浮性能好、无生物毒害的硅藻土,制备添加天然无机材料的合成载体,然后通过热回流法合成亲油包水纳米材料载体。 (4)表征高分子固定化载体。通过SEM、FT-IR、接触角测试仪等对亲油包水纳米材料载体进行了表征,发现其表面形貌疏松多孔,适于微生物的生长,表面官能团带有亲水性基团羧基,接触角为133.4°,表现为疏水性。本文又以天然、无污染的海藻酸钠作为基质,制备出可降解石油微生物的天然高分子固定化载体,并进行了SEM表征。 (5)通过微生物对溢油的降解实验,验证实验方法的有效性。载体制备完成后,通过对溢油降解微生物进行筛选和培养,得到地衣芽孢杆菌,将其固定在合成高分子固定化载体和天然高分子固定化载体上。进一步对合成高分子固定化载体、天然高分子固定化载体和游离态微生物分别作用6h后的降解率进行了计算,得到三者的原油降解率分别为34.01%,34.06%和13.87%。