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虫生真菌蝉花产絮凝剂机理及对洗煤废水的生态处理应用

李娟  
【摘要】:相比于传统的无机、有机絮凝剂,微生物絮凝剂具有安全性高、无二次污染、浊度去除力强、应用范围广等优点,显示了它在水处理药剂领域的应用前景,微生物絮凝剂已经成为国内外新型水处理药剂研究和开发的热点。蝉花既可感染多种刺吸式口器害虫;也是一味传统中药材,并有近千年的药用史,是一种安全性高的真菌资源。前期研究表明蝉花菌株能产生微生物絮凝剂,但并未对其进行系统地研究。鉴于此,为获得安全性高的絮凝剂生产菌资源,解析该微生物絮凝剂的各种性质和在应用过程中的各种影响因素,本文以蝉花菌株为材料进行了如下研究:从保存于贵州大学真菌资源研究所的36株蝉花菌株中筛选出一株稳定、高产絮凝剂的菌株GZUIFR-6722;研究36株蝉花菌株产絮凝剂能力与其遗传背景和生态地理背景之间的关系,36株蝉花菌株的产絮性质与其采集地有一定的相关性,来自于四川省青城山和峨眉山的菌株发酵液的絮凝率均高于50%;来自于韩国济州岛的菌株发酵液的絮凝率均低于41%,来自于广西乐业天坑群的6株蝉花产絮能力差异很大;但菌株的产絮性质与菌株的ITS、EF1a、β-tublin三个基因没有必然联系。蝉花菌株GZUIFR-6722生长过程中发酵液的pH先下降后趋于稳定,菌株的生物量的积累和产絮凝剂量成正相关;菌株GZUIFR-6722产生的絮凝活性物质主要是胞外多糖类物质,占胞外提取物的91%;对蝉花絮凝剂处理高岭土悬浊液条件进行优化,最佳条件为:投加量2.0 mL/50 mL,CaCl2的质量浓度为2.5%,高岭土悬液的pH为4,温度为30℃,颠倒25次,静置20 min,单因素与正交试验得到的最优絮凝效果条件存在差异,可能是微生物絮凝剂在应用中的不稳定性,导致了在各种因素的相互作用下的出现差异。对蝉花菌株GZUIFR-6722产絮凝剂的培养成分和培养条件进行了单因素优化和正交试验,最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为牛肉膏,正交试验表明菌株GZUIFR-6722产絮凝剂最佳培养基配方和培养条件为:蔗糖25 g,牛肉膏3 g,KH2PO4 2 g,MgSO4·7H2O 0.5 g,CaCl2 0.5 g,补充水至1000 mL,培养基初始pH为6,接种1 mL浓度1×107个/mL的孢子悬液,装瓶量为200 mL/500 mL,于25℃,140 rpm/min条件下振荡培养7 d。将蝉花絮凝剂应用于实际选煤工业中产生的洗煤废水的处理,结果表明蝉花絮凝剂对洗煤废水有较好的絮凝效果,较优絮凝效果的搭配为:絮凝剂投加量为2 mL/50 mL、质量浓度为2%的CaCl2用量为1 mL、颠倒次数为5次、静置5 min,此时絮凝率为(94.02±1.23)%。将蝉花絮凝剂与工业中常用的PAM效果比较,结果表明,蝉花絮凝剂具有较高的絮凝能力,絮凝效果可与PAM媲美,但相对来说用量较大,蝉花絮凝剂的高安全性显示了其巨大的应用前景。


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