海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对养殖海水cod的降解

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1、海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对养殖海水COD的降解　　摘要：直接用纯种菌体在适当条件下培养得到菌体，消除了生物菌体混入杂菌的影响。通过正交试验得出海藻酸钠固定化鞘氨醇单细胞小球对ＣＯＤ降解的最佳条件；讨论了时间、温度、ｐＨ值、降解剂用量、摇床摇速几个单因素对海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球降解ＣＯＤ的影响；通过比较可以得出在降解ＣＯＤ的过程中，微生物只有借助某一载体才能表现出其最佳降解活性，微生物包埋法具有操作简单，效果明显，污染少，成本低等优点。　　关键词：降解；海藻酸钠；固定化；鞘氨醇单胞菌；ＣＯＤ　　中图分类号：Ｘ７１２　１．３．２单因素试验分别考察了温度、小球质量、ｐＨ值、时间、摇床

2、转速对海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球降解ＣＯＤ的影响。　　１．３．３比较试验考察了鞘氨醇单胞菌包埋与否对ＣＯＤ降解的影响。　　１．３．４试验步骤用所取海水水样调节不同ｐＨ值，加入降解剂海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球，至上述Ａ因素中不同温度的摇床中，振荡Ｄ因素中的不同时间，待振荡时间结束，过滤，测降解后海水中的ＣＯＤ。　　２结果与分析　　２．１正交试验结果与分析　　由测得的降解后海水ＣＯＤ的值计算出降解剂的降解量和降解率，其数据见表１。由表１可以看出，降解量中极差最大的是Ｃ，其次是Ｄ、Ａ、Ｂ，说明ｐＨ值对降解量的影响最大；再得出降解率中的极差大小与降解量的顺序一致，也是Ｃ＞Ｄ＞Ａ＞Ｂ，说明

3、ｐＨ值对降解率的影响最大。吸附率的方差分析如表２。由表２可知，因素Ａ、Ｃ、Ｄ对吸附率的影响极显著，结合表１各因素对吸附率影响的主次顺序为Ｃ＞Ｄ＞Ａ＞Ｂ，则最优方案为Ｃ３Ｄ１Ａ１Ｂ１，即在ｐＨ值为６，振荡９０ｍｉｎ，３７℃，小球质量为０．９ｇ时吸附效果最佳。吸附量的方差分析如表３。由表３可知，因素Ａ、Ｃ、Ｄ对吸附量的影响极显著，结合表１各因素对吸附量影响的主次顺序Ｃ＞Ｄ＞Ａ＞Ｂ，则最优方案为Ｃ３Ｄ１Ａ１Ｂ４，即在ｐＨ值为６，振荡９０ｍｉｎ，３７℃，小球质量１．２ｇ时吸附效果最佳。　　２．２单因素试验结果分析　　２．２．１时间、温度与降解量之间的关系试验中时间试验拟定静置与振荡两种情况，取５

4、个２５ｍＬ锥形瓶向其中加１０ｍＬ海水，再向其中加入１．０ｇ降解剂，在３７℃水浴中不同时间测ＣＯＤ，其结果见图１。从图１中看出，两种情况下以振荡时降解效果最佳，主要是由于振荡时整个溶液内还原性物质是均匀分布的，降解速度均匀；静置时小球降解还原性物质是呈局部状态的，速度时快时慢。开始时降解速度较快，接下来降解速度相对变慢，到最后还出现降解量下降的现象。这主要是由于起初小球内部积累的还原性物质浓度较低，随时间变化，小球内部还原性物质的浓度增大，使降解速率减小［８］，当降解量达到最大后，小球内部的还原性物质被解析出来，降解量出现下降的现象。由图２可以看出，在相同的时间内，温度越高，降解量就越大，

5、这主要是由于降解反应是一个吸热过程，温度越高，越有利于降解的进行。但是超过一定温度后，降解效果变差，主要是由于微生物的活性是在一定温度下表现出来的，超过或低于此温度酶的活性降低，小球的降解率性能下降［９，１０］，降解效果达不到最佳。　　２．２．２降解剂量、ｐＨ值对降解性能的影响由图３可以看出，增加降解剂的量可以提高降解性能，但加入过多也会降低降解性能。原因是由于降解剂的解析作用；另一方面是由于降解体系中溶质与溶剂相互作用，从而使降解性能下降［５］。　　从图４中可以看出，当ｐＨ值为７左右时降解效果较佳。随着ｐＨ值的增大，降解性能呈现下降的趋势，这可能是由于在较强酸的条件下，Ｈ＋的浓度较大，

6、结合了细菌表面的负电荷，使降解剂表面的负电荷减少，从而使其降解还原性物质的能力减小，因此其降解性能也差。另外，微生物只有在最佳ｐＨ值下，其体内的酶活性最大，ｐＨ值或高或低都会影响酶的活性，因此不在最佳ｐＨ值下时，酶的活性降低，降解性能也会下降［１１，１２］。　　２．２．３摇床转速、不同生长时期细菌对降解性能的影响由图５看出，随转速增加，降解量和降解率先增加后减少，因为改变转速影响溶氧和水中微生物的接触情况。低转速会导致供氧不足，限制微生物对还原性物质的去除，使水与微生物不能充分接触；提高转速会导致微生物之间的摩擦增加，造成微生物磨损，不易降解还原性物质［１３］。　　由图６可知，培养２４ｈ

7、的微生物做成的小球的降解量与降解率最大。这是由于培养２４ｈ的微生物正处于活性最强的对数期，而选用的其他培养时间的微生物处于微生物生长繁殖的其他３个时期，其活性不如对数期，因此，选用培养２４ｈ的微生物做成小球的降解量与降解率比选用其他培养时间的大［１０］。　　由此可见，对ＣＯＤ降解起主要作用的还是微生物，海藻酸钠作为一种天然高分子物质具有生物降解性和生物相容性，由于其结构中含有降解性官能团，其对ＣＯＤ降解起一定的作用［１４］。微生物降