两种环境生物技术的开发及应用：微生物絮凝剂和电导型生物传感器

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1、同济大学环境科学与工程学院博士学位论文两种环境生物技术的开发及应用：微生物絮凝剂和电导型生物传感器姓名：张志强申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：夏四清;DidierLEONARD20080901．摘要凝胶色谱等诸多手段对TJ．Fl进行表征，分析其化学成分和结构，结果表明：纯化的TJ．F1呈线性晶态结构，由多糖(63．1％)和蛋白质(30．9％)等组成，含有O—H，N—H，氢键和．COOH等功能基团，分子量为1．2×105Da，属于天然有机高分子物质。4．从Zeta电位变化角度，研究了影响TJ

2、．F1絮凝效果的各种因素，分析了TJ．Fl的絮凝机理：TJ—Fl能够通过范德华力对颗粒物进行吸附；在碱性条件下有更多的吸附点，增强吸附架桥能力；CaCl2是能够有效降低TJ．F1絮凝体系的电负性，是TJ．F1发挥良好絮凝性能的助凝剂；在TJ—Fl絮凝过程中，有沉淀网捕作用，提升了TJ．F1的絮凝性能。5．TJ．Fl可有效改善污泥的沉降性能和过滤性能。沉降性能实验结果表明，沉降时间相同时，在研究的MBF投加量范围内，污泥沉降速度与MBF用量成正比；过滤性能实验结果表明，在最佳脱水条件下，污泥过滤5ra

3、in后脱水率可达82％；污泥脱水对照实验表明，MBF比聚丙烯酰胺(polyacrylamide，PAM)或聚合氯化铝(polyaluminumchloride，PAC)的脱水效果要好；MBF和PAM或PAC的复配使用，不仅能增强絮凝效果，还能减少PAM或PAC的用量，减少二次污染，具有重要的应用价值。6．TJ．FI对染料有很强的吸附能力，这对于染料废水脱色和染料的回收利用均有重要意义。TJ．Fl能够有效地从溶液中吸附阳离子艳蓝RL，实现废水脱色；TJ．F1对阳离子艳蓝RL的吸附动力学可用伪二级动力学

4、方程拟合；TJ．Fl对阳离子艳蓝RL的吸附为放热反应，等温吸附线符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型；TJ—Fl对阳离子艳蓝RL的良好吸附效果主要是通过其中含有的大量O．H、．COOH和氢键等功能基团与染料结合来实现的。7．为降低TJ．F1的生产成本，研究了适于TJ．1生长的廉价替代培养基。实验表明，奶糖废水和豆浆废水可以共同作为TJ，1产生MBF的碳氮源，最佳配比为4：1，所产生MBF的絮凝活性为82．45％，在节省这两种废水处理费用的同时，实现了它们的资源化利用；此外，生产成本

5、的降低对于MBF未来的工业化生产和市场化应用也具有积极意义。8．利用从埃希氏大肠杆菌细胞中提取的麦芽糖磷酸化酶，研制出了单酶电导型磷酸盐生物传感器。根据传感器在室温下工作的标准曲线，它对磷酸盐浓度检测有两个线性范围，分别为1．0．20pM和20—400州，检测限为1．0“M。水中常见阴离子不会对电导型磷酸盐生物传感器的检测结果形成明显干扰；该电n摘要导型磷酸盐生物传感器在20．50℃均能工作，有较好的温度稳定性；在保藏2个月后，仍有70％的响应，保藏稳定性好：对实际水样的分析结果表明，电导型磷酸盐生

6、物传感器可用于较清洁的地表水体中磷酸盐的分析，对于地表水体富营养化的监控有实际意义。9．利用从硫酸盐还原细菌细胞中提取的细胞色素c亚硝酸盐还原酶，研制出了电导型亚硝酸盐生物传感器。传感器的线性响应范围为0．2．120laM，灵敏度为0．194gS／gMIN02-1，检测限为0．05rtM。不同传感器间的标准偏差在6％以内。电导型亚硝酸盐生物传感器在20．35℃均能工作：保藏后第l周内，它能保持较高的响应和稳定性，然后随着测定次数的增加和保藏时间的延长，性能逐渐下降，3周后，其仍保有约50％的响应；若

7、在保藏过程中减少传感器使用次数在5次之内，1个月后，其仍能保留近75％的响应；对实际水样的分析结果表明，电导型亚硝酸盐生物传感器可用于较清洁的地表水体中亚硝酸盐的分析，对于地表水体富营养化的监控有实际意义。关键词：微牛物絮凝剂；奇异变形杆菌：污泥脱水；染料吸附；富营养化；电导型生物传感器；磷酸盐；亚硝酸盐IIIAbstractABSTRACTWiththeincreasingapplicationsofbiotechnoiogiestotheenvironmentalprotection，envir

8、onmentalbiotechnologiescomeintobeingaLsanovelscience．Environmentalbiotechnologiesshowtheirabroadapplications，includingenvironmentalmonitoring，pollutioncontrol，cleanerproduction，wasteresource，biomaterials，bioenergies，etc．Atpresent，thefoc