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土壤的生物修复技术,以其经济、实用、无二次污染等优点越来越被人们所重视,但由于细菌的保存受到各种环境因素的影响,特别是大部分实验室研究所获得的细菌是在培养液中保存,这给细菌的实际应用带来了很大的不便。微生物微胶囊技术是以天然或合成的高分子材料作为囊壁,通过化学法、物理法或物理化学法将活性囊芯物质包裹起来,形成具有半透性或密封囊膜的微型胶囊技术。其优势在于形成微胶囊时,囊心物质被包覆而与外界环境隔离,使它的性质能不受任何影响地被保留下来,在适当条件下,壁材被破坏时又能将囊心物质释放出来.可使囊心免受外界的温度、氧气和紫外线等因素的影响。
本文对石油污染土壤的修复菌剂——假单胞菌采用喷雾干燥法微胶囊化进行研究,研究的主要内容包括:生物相容性壁材的选择,喷雾干燥工艺参数对微胶囊细菌存活率的影响,工艺条件的优化,产品微胶囊的外观表征以及胶囊后细菌的降解性能等。
本文首先通过生物相容性实验选择合适的壁材,其次考察了喷雾干燥进风温度、进料流量、壁材配比、雾化器转速、细菌培养液用量等因素对芯材细菌存活率的影响,得出适宜的操作范围;在此基础上,设计了正交实验,通过对正交实验结果的分析,得出了最佳的实验条件;然后通过响应面分析法,采用Box-Behnken中心组合实验设计,设计了包含27个实验点的实验,分析了两因素交互作用下对芯材细菌的存活率的影响,并建立二次回归方程:Y=79.95-2.89916X1+2.58334X2-9.995X3+1.82917X4-11.8071X12-9.68335X22-5.11084X32-6.64709X42+1.685X1X2-2.99X1X3+3.3775X1X4+1.9475X2X3-0.247501X2X4+2.5175X3X4。并将方程计算得到的最优值与实验得到的最佳值进行比较,相对误差为2.96%。
本文对微胶囊产品外观进行了表征,并对微胶囊产品的降解性能进行了考察。结果表明:微胶囊产品呈球形,表面略有皱缩现象,胶囊后产品中细菌的降解性能并没改变且有加强迹象:微胶囊化的细菌对烃类物质在降解18天后,降解率达45%(油:水=1:50),而胶囊化后的细菌在油水比高达1:3的情况下,降解18天后降解率仍能高达39.76%。
由实验结果来看,利用喷雾干燥法将石油污染土壤的生物修复菌剂——假单胞菌进行微胶囊化,对细菌进行保存.保持了细菌的降解能力,在一定程度上提高了细菌的生长性能,且成本较低、操作简单、微胶囊产品使用方便,易于实现大规模工业化生产,具有很重要的现实意义。