麥芽糖假絲酵母降解4-氯酚的特性及動力學(xué)研究.pdf

1、在科技不斷發(fā)展和工業(yè)化進程逐漸加快的過程中，大量工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排入水體，產(chǎn)生了嚴重的水體污染，對水生生物的生存與繁殖造成了巨大的危害。含酚廢水是各類廢水中最為典型的一類，它來源廣泛、對環(huán)境危害大、排放量極多，含有多種類型的酚類化合物，其中，苯酚和4-氯酚是最具代表性的一元酚化合物，且是環(huán)境研究領(lǐng)域的重點。利用微生物處理上述含酚廢水，不僅投資少、處理效率高，而且可以為今后酚類污染物高效生物降解工藝的開發(fā)和反應(yīng)器的設(shè)計提供一定的理論指

2、導(dǎo)。
　　本文采用從太原市煤氣化第二焦化廠的活性污泥中分離到的麥芽糖假絲酵母為研究對象，考察其降解4-氯酚的最佳條件（接種量5％，溫度30℃，pH值6.0，200r/min搖床），在此最佳條件下，菌株降解4-氯酚的能力最大可達350mg/L。通過對4-氯酚降解過程中酶活分析，發(fā)現(xiàn)4-氯酚可誘導(dǎo)該菌合成鄰苯二酚1，2-雙加氧酶，初步推斷麥芽糖假絲酵母降解4-氯酚遵循鄰位裂解途徑。此外，研究發(fā)現(xiàn)，鄰苯二酚1，2-雙加氧酶在溫度30℃、

3、pH為6.0的條件下，比活力最大。應(yīng)用Haldane模型在0～350mg/L4-氯酚濃度范圍內(nèi)對麥芽糖假絲酵母降解4-氯酚過程中的細胞生長情況進行研究，經(jīng)Matlab軟件擬合得到方程各參數(shù):μmax=0.252h-1，Ks=33.58mg/L，Ki=147.44mg/L，相關(guān)系數(shù)R2=0.99，模擬數(shù)值與實驗數(shù)據(jù)擬合良好。通過對實驗所得4-氯酚比降解速率與細胞比生長速率進行線性回歸，得到麥芽糖假絲酵母降解4-氯酚的底物降解動力學(xué)方程:μ

4、s=0.834μx+0.045(R2=0.98)。研究苯酚與4-氯酚雙底物降解體系中二者之間的相互影響，發(fā)現(xiàn)較低濃度苯酚(200～400mg/L)的存在可以促進4-氯酚的降解，而較高濃度的苯酚會產(chǎn)生抑制作用，在300mg/L苯酚濃度下，4-氯酚降解速率達到最大;4-氯酚的存在會抑制苯酚的降解，且隨著4-氯酚初始濃度的增大，苯酚降解速率逐漸降低。探究苯酚/4-氯酚雙底物降解體系中苯酚對4-氯酚降解影響的機理，發(fā)現(xiàn)苯酚對4-氯酚的降解具有促

5、進和抑制兩方面的作用:一方面，苯酚可以像葡萄糖一樣為菌體提供碳源和能量，相比4-氯酚更容易被細胞利用，使細胞快速繁殖，從而加快對4-氯酚的降解;其次，從代謝途徑考慮，4-氯酚的降解與苯酚表現(xiàn)出極大的相似性，其代謝過程中前兩個環(huán)節(jié)所需的酶與苯酚代謝所需的酶相同，因而經(jīng)苯酚馴化后，細胞內(nèi)所具有的高效的酶活性可以加速新的培養(yǎng)基中細胞的代謝，使細胞更快地擺脫延滯期進入對數(shù)生長期，進而促進4-氯酚的降解;另一方面，苯酚作為有毒化合物會抑制細胞生長

6、，降低細胞代謝活性，使其對4-氯酚的利用能力降低。在苯酚/4-氯酚雙底物降解體系中，苯酚的促進和抑制作用同時存在，二者強弱隨苯酚濃度的變化而變化，導(dǎo)致了不同的4-氯酚降解速率，在300mg/L苯酚濃度下，兩種作用之間達到最佳平衡，4-氯酚的降解速率最高。采用Abuhamed等提出的方程對麥芽糖假絲酵母在不同濃度苯酚/4-氯酚雙底物降解體系中的細胞生長動力學(xué)進行研究，應(yīng)用Matlab軟件將實驗所得的多個細胞比生長速率與其對應(yīng)的苯酚、4-氯