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本论文主要研究了小球藻USTB-01(Chlorella protothecoides USTB-01),农药厂废水底泥中筛选的1株Delftia sp.XYJ6(戴尔福特菌XYJ6)降解苯胺的特性,以及碳纳米管加载Delftia sp.XYJ6高效去除苯胺的协同作用。
运用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法,首先确定了苯胺抑制小球藻USTB-01生长的96h-EC50为188 mg/L。进一步研究结果显示,小球藻USTB-01虽然具有生物降解苯胺的能力,但初始100mg/L苯胺120小时降解率仅为20.2%,说明小球藻USTB-01生物降解苯胺的能力较弱。
从山东某农药厂的的废水底泥中成功分离到1株能够以苯胺作为唯一碳源、氮源和能源的微生物纯菌种XYJ6,其在22小时能够将初始2000mg/L的苯胺全部降解,是高效降解苯胺的纯菌种。根据菌株XYJ6形态,生理生化特性,以及16S rDNA序列分析绘制发育树结果,鉴定其归属为Delftia sp.(戴尔福特菌),命名为Delftia sp.XYJ6(戴尔福特XYJ6)。
Delftia sp.XYJ6生长和降解苯胺的优化控制条件是温度30℃和pH值7.0。添加硝酸钾作为辅助氮源可以明显促进Delftia sp.XYJ6对苯胺的生物降解,8小时降解率出35%提高到86%,但添加葡萄糖作为碳源时会明显抑制XYJ6对苯胺的降解,说明苯胺可能作为碳源和能源而被生物降解。采用液相色谱和质谱对XYJ6降解苯胺的产物进行分析,研究确定了Delftia sp.XYJ6降解苯胺的途径是:首先在XYJ6产生的苯胺双加氧酶催化下,将苯胺转化为邻苯二酚,此后在XYJ6分泌的邻苯二酚1,2双加氧酶催化下,通过邻位(ortho-)开环途径将邻苯二酚转化为顺,顺-己二烯二酸。
采用碳纳米管吸附苯胺的研究发现单壁碳纳米管(SWNTs)比多壁碳纳米管(MWNTs)吸附苯胺的能力强,而多壁碳纳米管的吸附能力随外径的减小而增加。单壁碳纳米管对苯胺的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,而多壁碳纳米管对苯胺的吸附等温线可用Langmuir方程描述。首次采用碳纳米管加载Delftia sp.XYJ6的方法去除苯胺,研究发现加载后降解苯胺的效率比单独采用碳纳米管或Delftia sp.XYJ6更高,是一种快速高效去除苯胺的好方法。