聚丙烯酰胺降解菌的筛选与降解含聚丙烯酰胺污水的室内分析

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1、中国海洋大学硕士研究生论文1研究背景1．1聚丙烯酰胺的简介聚丙烯酰胺是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的统称【31。1．1．1聚丙烯酰胺的发展历史聚丙烯酰胺(polyacrylamide，PAM)最早在1893年由Moureu用丙烯酰氯与氨反应制得的。1954年首先在美国实现商业化生产。当时，丙烯酰胺(acrylamide，AM)是由丙烯腈(acrylonitrile，AN)经硫酸水合而得。70年代以来，随着AM的第二代技术生产技术——催化水合法，及第三代生产技术——微生物法相继问世，PAM系列产品不断被开发，PAM生产技术也不断发展

2、和进步。从品种上讲，最先实现的是非离子聚丙烯酰胺(nonionicpolyacrylarnide，NPAM)随后出现的是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。20世纪70年代，美国Merck公司和Halliborton公司首先研制成功阳离子聚丙烯酰胺(cationpolyacrylamide，CPAM)——二甲基二烯丙基氯化铵均聚物．(polydimethyldiallylammoniumchloride，PDMDAAC)和二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物(P(DMDAAC／AM))，并很快投入工业化生产。到1980年，在日本随着阳离子单

3、体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(acryloxyethyltrimethylammoniumchloride，AETAC)开发成功，AETAC的均聚物和共聚物阳离子聚丙烯酰胺(PAETAC，P(AETAC／AM))也相继投入生产，到1987年全日本的生产能力已经达到17750t·a．1。到1990年代，两性聚丙烯酰胺(amphotericpolyacrylamide，AmPAM)的研究趋于活跃，不久AmPAM就进入市场并被广泛应用。到目前，丙烯酰胺和丙烯酰胺衍生物的均聚物和共聚物品种数以不下百种，新的品种还在不断地被开发出来。PAM的优良的

4、水溶性、增稠性、絮凝性、化学反应活性、以及经过改性产品的多样性，使PAM显示出广阔的应用前景和巨大的市场潜力。在此刺激下，从上个世纪50年代以来，有关PAM的研究与开发非常活跃，其工业产品剂型从2聚丙烯酰胺降解菌的筛选及降解含聚丙烯酰胺污水的室内研究最初的水溶胶、发展到粉剂、乳液(油包水乳液)、水分散型(又称水包水乳液)笙【4】寸o1．1．2聚丙烯酰胺的结构式按水溶性分类，聚丙烯酰胺分为两种。一种为线性的、水溶性的聚丙烯酰胺，～种交联的、非水溶性的但能包含吸收大量水的聚丙烯酰胺(聚丙烯酰胺凝胶)。聚丙烯酰胺凝胶，是以丙烯酰胺为单位，由甲

5、叉双丙烯酰胺交联成的，经干燥粉碎或加工成型制成粒状，控制交联剂的用量可制成各种型号的凝胶，交联剂越多，孔隙越小。聚丙烯酰胺凝胶的商品为生物胶一P(Bio．GelP)，有日本tosoh的TSKGEL的pw系列，适合蛋白和多糖的纯化，，即丙烯酰胺和少量交联剂甲叉双丙烯酰胺，在催化剂过硫酸铵作用下聚合形成凝胶。其结构式如下15j：图1．1交联聚丙烯酰胺凝胶结构式Fig．1～Structuralformulaofcros．slinkedpolyacrylamidegel线性的聚丙烯酰胺亲水性高，能以各种百分比溶于水，不溶于大多数有机溶液。它是应

6、用最广泛的水溶性高分子化合物之一。如下图所示：中国海洋大学硕士研究生论文NH2O—o=／O--／O一7O—O_--／O_--／‘／O=’O=O=O=-O=O=NH2图1．2一种线性聚丙烯酰胺的结构式Fig．1-2Structuralformulaofalinearpolyacrylamide按电性分类，聚丙烯酰胺有非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型。(1)非离子型(均聚物)’NH2非离子聚丙烯酰胺(NⅣM)由丙烯酰胺单体聚合制得。(2)阴离子型(共聚物)由非离子型聚丙烯酰胺水解或丙烯酰胺与丙烯酸共聚制得。NH2OH-阴离子聚丙烯酰

7、胺(ATAM)的分子量从600万到2500万水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的pH值范围为7到14，在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性，与盐类电解质敏感，与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体。阴离子型聚丙烯酰胺习惯上也称为部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。(3)阳离子型(共聚物)由丙烯酰胺(—州)与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AETAC)等其他单体共聚制得。4Hi(!)jH一下iHIc)Ih-)I卜rH一聚丙烯酰胺降解菌的筛选及降解含聚丙烯酰胺污水的室内研究一’}}H}HH}NH

8、2NHCH2NR2．HCI阳离子聚丙烯酰胺-。(C队M)的分子量从800万到1500万。离子度从20％到55％水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的PH值范围为1到14，呈高聚合物电解质的