固定化石油降解菌的制备及其性能表征

【摘要】：本文针对石油污染土壤的现状,以从石油污染土壤中筛选出的石油降解菌SM-3作为固定化对象,选择不同的材料作为固定化载体,分别采用吸附法和包埋法制备固定化微生物。以原油降解率为目标,研究了固定化微生物的制备条件,并对优选出的固定化微生物进行性能表征。吸附法研究结果表明:选择13种天然材料作为固定化载体,通过对比实验确定了YJ-05作为最佳载体材料,由其作为载体吸附制备的固定化微生物对原油的7 d降解率高达61%,较游离菌提高40%左右;对于载体YJ-05,考察外界因素对吸菌量的影响,当吸附时间为15 h、温度为30℃、转速为160 rpm、载体量为10 mL时,载体对菌的固定率最大,降解效果也最好;BET结果表明YJ-05和YJ-07的孔径为6~13 nm,为介孔结构,YJ-07具有比YJ-05更好的比表面积和孔容,YJ-07也可以考虑作为固定化材料,可以从材料的结构方面探索一系列天然材料作为固定化载体;电镜扫描(SEM)结果表明:YJ-05主要为柱状孔结构,降解后材料结构会变的疏松,固定化菌起到了降解作用,由于其无污染、不需回收,可以满足土壤修复的应用,达到以废治废的目的。包埋法选择PVA-Na_2SO_4、PVA-H_3BO_3、壳聚糖和海藻酸钙-壳聚糖为包埋材料,通过实验确定了各包埋法制备固定化微球的最佳条件并得出以下结论:最佳包埋方案为PVA-Na_2SO_4(活性炭)法,其最佳制备条件为:PVA浓度9%,CaCl_2浓度1%,活性炭浓度7%,反应时间3 h,该小球具有良好的机械强度、弹性和渗透性,对原油的降解率为58.25%;扫描电镜(SEM)结果表明:PVA-Na_2SO_4(活性炭)具有内疏外密的结构,适合溶质的输入与输出;YJ-05固定化微球具有与活性炭微球相同的疏松网状结构,这一发现对拓宽致孔剂的种类很有启发作用;与包埋法相比,吸附法不引入其它污染物质、操作简单,且能为YJ-05的资源化利用提供一条有效的途径,最终选择YJ-05吸附固定细菌来修复土壤。