批式反應器中丙酮的生物降解

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1、陳俊延許梅娟批式反應器中丙酮的生物降解批式反應器中丙酮的生物降解陳俊延許梅娟成功大學化工系所BiodegradationofAcetoneinBatchReactorChun-YenChenMei-JywanSyuDepartmentofChemicalEngineering,NationalChengKungUniversity,Tainan,Taiwan70101,R.O.C.摘要本研究主要是以生物降解(biodegradation)的方式探討微生物降解丙酮的能力。最初是篩選具丙酮處理能力的菌種，找尋最佳微生物培養條件，

2、然後將微生物固定於載體上(如柱狀活性碳、有機培養土)，來探討游離以及固定化菌種對丙酮行生物降解之影響。並以SEM觀察微生物經過固定化以及在游離狀態下的表面形態。截至目前已篩選到一株在丙酮濃度4000ppm下仍可存活的菌種，並且將此菌種進行改良使其在低碳、低氮源下亦可存活。添加較高濃度之丙酮使菌體濃度較之未添加者提高2倍，並對丙酮具有降解現象，故證實了此菌種為丙酮降解菌。除此之外，亦以此菌種進行批式反應的試驗，其中以柱狀活性碳為載體的固定化微生物對丙酮之降解能力最佳，其次是以有機培養土為附著載體的微生物，效果最差的為沒有固定化

3、的微生物，顯示選擇適當的載體不但可以提高菌體生長密度而且亦可加速生物降解丙酮的效率。關鍵詞：丙酮、生物降解、柱狀活性碳、有機培養土______________________________________________________許梅娟成功大學化學工程所教授Tel:(06)2757575轉62631E-mail:gary.doctor@msa.hinet.net陳俊延成功大學化學工程所博士班學生第七屆生化工程研討會論文集陳俊延許梅娟批式反應器中丙酮的生物降解1.前言近幾年來，台灣由於電子產業蓬勃發展，使得一些有機溶劑

4、如：丙酮(acetone)、丙醇(propanol)、異丙醇(isopropanol)、丁酮(methylethylketone)等高揮發性有機溶劑的用量逐年增加，然而針對這些有機廢棄物的處理，台灣的環保法規並沒有隨著晶圓科技的進步而有所改變，故造成環境上很大的衝擊，現今台灣電子產業處理揮發性有機污染物的方法有活性碳吸附床、生物處理法、沸石轉輪濃縮焚化爐、濕式洗滌塔、冷凝回收等方法[1-3]。若高劑量的丙酮在自然界中存在，不小心經由口、嘴攝入，或經由皮膚、眼睛接觸，都會對人類的健康產生影響[4]。電子產業處理丙酮的方法大多直

5、接採用活性碳吸附。由於活性碳表面具有相當多的孔洞結構，且其比表面積在500m2/g以上，表面僅附著少量化學鍵結性的氫與氧，故為疏水性的表面[5]，以致於對苯環類以及丙酮而言是效果相當良好的吸附劑[6]。雖然生物處理有機污染物的文獻報導至今不勝其數，但是截至目前為止，對丙酮處理之相關文獻報導相較於其他有機物質尚屬少數，而其中以生物處理法進行及探討其代謝機制者則更少[7]。若以物理吸附法進行丙酮之處理，則成本相對上較高且其處理效果有限，因此本研究結合微生物分解與物理吸附兩種處理方式來提高對丙酮之去除效率。本研究已成功地篩選到一株

6、可在4000ppm丙酮環境下存活的微生物，並且找到最佳微生物培養條件，更進一步將此微生物固定化以探討對丙酮降解的影響。2.材料與方法2.1菌種來源本研究所使用的菌種是自工業廢水中篩選而得到，廢水是來自台南縣永康工業區廢水處理廠，經過一系列微生物培養條件的改變，進而篩選到一株可以存活在丙酮濃度約4000ppm的菌種。2.2液體、固體培養基取100mL去離子水加入2.0g/Lglucose，以及0.5g/Lyeastextract，待其溶解之後，進行滅菌，此即為液體培養基；固體培養基組成與液體培養基的組成相同，只是在固體平板培養

7、基中多加入10g/Lagar洋菜粉，此即固體培養基的組成。2.3丙酮濃度之測量丙酮的濃度主要藉由氣體層析儀來測定，以80/100CarbopackB/3%SP-1500作為管柱充填材料，以FID為偵檢器，而column的初始溫度設為70℃，升溫速率為2℃/min，最終溫度設為150℃，injector以及detector的溫度皆設為200℃，carriergas為氮氣，以C-R6AChromatopac為積分器，每次打入氣體層析儀的樣品量為2.0mL。2.4菌體濃度的測定本實驗所篩選出的微生物，在經過五天的培養後，將菌體液做

8、適當稀釋，以分光光度計進行吸光值測定，吸收波長設為450nm。本文中之生長曲線皆是以生長曲線皆是以菌體濃度之吸光值代表，吸光值之直線範圍是在0.8以下。第七屆生化工程研討會論文集陳俊延許梅娟批式反應器中丙酮的生物降解2.5批式試驗分別取5.0g柱狀活性碳以及5.0g有機培養土先進行前處理，