黄孢原毛平革菌及其过氧化物酶对印染废水的脱色研究

黄孢原毛平革菌及其过氧化物酶对印染废水的脱色研究

张跃灵[1]2003年在《黄孢原毛平革菌及其过氧化物酶对印染废水的脱色研究》文中提出对黄孢原毛平革菌产木质素过氧化物酶(LiP)和锰依赖过氧化物酶(MnP)的发酵条件的研究表明:采用限氮培养基,37℃,150rpm摇瓶培养6天LiP达到最大值,7天MnP达到最大值;如果在6天时,将培养物转为静置培养有助于LiP和MnP酶量的保持和增加。 由凝胶电泳检测发现黄孢原毛平革菌发酵液中存在叁种蛋白,彼此分子量十分接近,分别为:37kD、38kD、40kD。经DEAE-Sephadex-A50离子交换柱层析提纯后,透析浓缩,电泳确定分子量37kD的为LiP,分子量40kD的为MnP。 LiP最适温度40℃,保温2h,半失活温度为40℃;MnP最适作用温度35℃,保温2h,半失活温度为45℃。LiP最适pH2.8,稳定pH2.2—5.2;MnP最适作用pH4.6,稳定pH4.0—7.0。对LiP有抑制作用的金属离子有Fe~(3+)和Mn~(2+),其中Fe~(3+)表现出强烈的抑制作用,使LiP几乎完全丧失酶活,其它金属离子表现出对LiP的促进作用;对MnP有抑制作用的金属离子有Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、Ag~+、Co~(2+)、MH_4~+,其中Fe~(3+)、Cu~(2+)对MnP抑制作用达到90%,Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)抑制作用不明显,Fe~(2+)和Mn~(2+)对MnP酶活有促进作用,可使酶活提高1倍以上。 影响黄孢原毛平革菌对印染废水脱色的各种因素中,pH值、菌龄、稀释倍数对脱色效果的影响较大,转速和温度对脱色效果影响不 张跃杠勿上论立 黄抱原毛个革菌及其过氧化物酶对印染废水的脱0阶火 大。限氮摇瓶培养爿龄的菌丝球,控制脱色PH3.4—4石,3 8℃,15 0 一 180rpm进行脱色,能达到最好的脱色效果。在利用粗酶液废水脱 色研究时,发现粗酶液单独没有脱色作用,有菌体存在时脱色效果明 显:粗酶液中加人过氧化氢和黎芦醇后,脱色率由0%增至30%以上,,因此酶与染料作用过程中也需要过氧化氢和黎芦醇作为中间体。

芦国营[2]2006年在《固定化木素过氧化物酶对染料的脱色降解研究》文中提出本文首先利用固定化黄孢原毛平革菌限碳培养合成木素过氧化物酶,经过酶的初步分离后,对其进行固定化;研究了单酶、双酶固定化的条件、固定化酶性质;最后利用固定化酶对染料进行了降解脱色。 通过单因素和正交实验,确定聚氨脂泡沫固定黄孢原毛平革菌生产木素过氧化物酶的最优条件是:泡沫尺寸0.5×0.5×0.5cm;摇动前先静止6小时;最佳的接种量是3×10~5个/mL;最佳温度梯度是37-33℃;最佳转速梯度是140-120rpm。 产酶培养基优化后结果是:最适碳源、氮源分别是葡萄糖和酒石酸铵,最适葡萄糖浓度2.0g/L;酒石酸铵浓度2.0g/L;维生素B_1 0.0030g/L;苯甲醇5.0mmol/L;KH_2PO_4 1.0g/L;MgSO_4·7H_2O 0.025g/L;CaCl_2 0.0075g/L;微量元素液20mL/L。 采用冷冻除多糖、硫酸铵盐析、透析、超滤等方法进行发酵液进行了初步分离纯化。确定硫酸铵盐析的最佳浓度是70%,粗酶液经过叁步纯化后,比酶活提高1.60倍,酶活回收率达57.9%。 以壳聚糖作载体,戊二醛作活化剂,对木素过氧化物酶进行了固定化:戊二醛浓度0.4%时效果最好,酶交联时间为150min,反应pH6.5,

沈杰[3]2004年在《固定化黄孢原毛平革菌生产木素过氧化物酶及其对染料脱色降解的研究》文中研究表明本文研究了多孔材料—聚氨脂泡沫固定化黄孢原毛平革菌合成木素过氧化物酶的产酶条件。在此基础上,研究了酶系的分离、固定化条件及固定化酶对染料的脱色降解。 经研究发现:使用聚氨脂泡沫固定黄孢原毛平革菌生产木素过氧化物酶的效果很好。本文研究了五种不同类型的聚氨酯泡沫的固定化效果,经发酵试验证明聚氨脂载体3固定化菌丝的产酶较高,且发酵液澄清,对后处理有利。聚氨脂泡沫价格便宜,是比较好的固定化载体。 用正交实验法对叁种影响产酶较大的因素(载体量、酒石酸铵和转速)进行了优化,得到优化后的培养条件:载体量4g/L,酒石酸铵量2g/L和转速190r/min。优化后木素过氧化物酶活力可达200U/L,通过实验证明接种量对产酶影响不大。 固定化菌丝重复间歇培养生产木素过氧化物酶的试验表明:重复加入与原始培养基组分相同的培养基、碳源减半或氮源减半的培养基时,均可以较早的产酶。固定化菌丝重复产酶,可以省去菌种的生长阶段,并且重复过程中碳氮源减半也节省了成本。 用硫酸铵沉淀法对木素过氧化物酶进行了初步分离与纯化,结果表明:45%浓度硫酸铵对沉淀木素过氧化物酶的效果最好,沉淀后酶的回收率最高。用正交实验确立了木素过氧化物酶固定化的最佳条件:海藻酸钠浓度为3%,戊二醛浓度为0.4%,氯化钙浓度为0.2mol/L,在此条件下木素过氧化物能够被很好的固定。固定化后,酶的稳定性增强,对温度和pH的抗性增加。 以红玉为对象研究了游离酶对其的脱色条件:游离酶脱色低浓度红玉时效果较好,而对高浓度的红玉脱色率较差,在脱色过程中过氧化氢的最适浓度为100μmol/L,最适pH值为4.0,最适温度为35℃。 在研究固定化酶对红玉脱色时发现:固定化酶对红玉的脱色速率比游离酶要差,并且达到平衡的时间要较长。但是固定化酶可以重复使用7次,在重复使用时发现固定化酶对染料的脱色效率下降,这主要是在脱色过程中有过氧化氢的参与,而过氧化氢对酶液有失活作用,导致在重复使用过程中酶液的不断失活而导致对红玉的脱色效率下降。

徐旭东[4]2017年在《白腐菌的固定化及其在制革废水处理中的应用研究》文中提出制革复鞣染色工段产生了大量的有机废水,对复鞣染色废水处理的研究主要集中在微生物处理上,已有大量可以降解或吸附染料的微生物被报道,这些微生物以真菌为主,尤其是白腐菌。原因在于白腐菌能合成分泌特殊的木素降解酶系,对异生物质具有广谱的降解作用,能够在好氧条件下对染料等多种芳香族化合物进行高效的开环降解。所以利用白腐菌降解制革废水中的难降解有机污染物具有较大工业应用前景。首先将白腐菌包埋于海藻酸钙中,制备固定化白腐菌凝胶颗粒,运用BoxBehnken Design(BBD)研究影响栲胶降解的因素。发现当栲胶浓度为400 mg/L,处理时间为10天时,固定化白腐菌对栗木栲胶的降解率为89.81%,在铬共基质条件下对栗木栲胶的降解率可以达到94.40%。通过采用固定化白腐菌来处理染料废水,其中固定化变色栓菌在染料脱色过程中漆酶酶活达到一个相对很高的数值8.2U/mL,发现了漆酶对白腐菌脱色染料的重要性。通过红外光谱和液质连用分析固定化白腐菌凝胶颗粒对染料的降解产物,可以推断出染料的降解产物,发现固定化白腐菌凝胶颗粒对染料进行了开环降解,使大分子染料分解,进而消失。同时选用有机载体和无机载体来进行两种白腐菌的固定,研究多种固定化形式下的白腐菌对染料的脱色效果,通过对大量数据进行拟合,建模分析,确定出每种固定化白腐菌形式下对染料的脱色性能,为固定化载体材料的选取提供理论依据。此外,利用白腐菌产生的酶液,制备出具有木素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)的交联酶聚集体。将所制备的交联酶聚集体加入到固定化白腐菌海藻酸钠凝胶颗粒内,制备出新型的共固定化白腐菌凝胶颗粒,利用其对染料进行脱色,其中对酸性媒介黑PV染料6 d的最大脱色率为54.14%。最后采用性能较优异的共固定化变色栓菌凝胶颗粒来处理皮革复鞣染色废水,发现适当的搅拌和曝气有利于对有机污染物进行降解,共固定化白腐菌凝胶颗粒能够减少皮革废水中的总有机碳(TOC),TOC去除率达到36.08%。通过本研究可以得到一种可行性降解皮革废水中的有机污染物的方法。

吴叶明[5]2008年在《木素过氧化物酶的生产、固定化及其在染料降解中应用》文中研究指明本文研究了利用鼓泡塔间歇培养固定化黄孢原毛平革菌合成木素过氧化物酶,通过初步分离纯化后,采用两种不同的材料进行酶的固定化,研究了固定化条件、固定化酶性质、固定化酶对染料的降解脱色。研究发现,使用鼓泡式反应器进行固定化黄孢原毛平革菌培养合成木素过氧化物酶,更有利于产酶。考察了通气量对鼓泡式反应器合成木素过氧化物酶的影响,通气量在1.2vvm对产酶比较有利,酶活达到了234U/L,与在相同的培养基和相同的固定化载体用量下的摇瓶培养产酶相比,酶活提高了近50%。发酵液经过冷冻除杂多糖、超滤、硫酸铵沉淀、透析等步骤进行初步分离纯化,比酶活提高1.85倍,酶活得率52.7%,酶活达到了1167U/L。筛选出固定化效果较好的XAD7HP大孔树脂,研究了其固定化条件。结果表明,吸附4h,吸附温度25℃,酶液pH 4.5,戊二醛浓度0.2%、戊二醛处理时间120min、获得的效果最好,固定化酶活力可达16U/g(载体)。研究了木素过氧化物酶和葡萄糖过氧化物酶双酶的共固定化条件,最佳酶比为1:5。考察了固定化酶的最适pH值、最适温度和操作的稳定性。表明固定化酶具有更广的使用范围和稳定性。利用聚氨酯泡沫共价交联法制备固定化酶,固定化木素过氧酶活力达到12.6U/g;共固定化双酶活为7.84U/g。探讨了固定化木素过氧酶和共固定化双酶最适反应温度、最适反应pH和操作的稳定性。多次的重复使用表明,木素过氧化物酶和共固定化酶都有良好的稳定性。研究了固定化木素过氧化物酶对染料的降解条件。以酸性红37为研究对象,大孔树脂固定化酶降解染料pH值为4.0,聚氨酯固定化酶pH值为4.5,其他条件相同,H_2O_2的浓度为200μmol/L,最适温度为40℃,染料25mg/L,脱色率80%以上。共固定化木素过氧化物酶和葡萄糖氧化酶对染料的脱色,染料中葡萄糖浓度只要5g/L即可达到最佳降解效果,脱色率在80%左右。这两种载体固定化木素过氧化物酶经过分批重复降解实验,都表现出了良好的可持续降解能力。

梁园园[6]2002年在《黄孢原毛平革菌木素降解酶系的生产及其对染料的降解脱色研究》文中认为本文首先研究了多孔材料——聚氨酯泡沫固定化黄孢原毛平革菌合成木素降解酶系的产酶条件。在此基础上,研究了酶系的粗分离、酶系的固定化条件和固定化酶系对染料的脱色降解。 研究发现,使用聚氨酯泡沫固定化黄孢原毛平革菌生产木素降解酶系效果良好。本文测试了七种类型的聚氨酯泡沫的固定化效果,经发酵试验证明聚氨酯系列1固定菌丝后产酶较高,且发酵液澄清,对后处理有利。氨酯泡沫价格便宜,是比较合适的固定化载体。 用正交设计法对叁种影响产酶较大的参数(载体量、葡萄糖量和转速)进行了优化,得到的优化条件是载体量1.03g/100mL、葡萄糖量6g/L和转速190r/min。优化后木素过氧化物酶、锰过氧化物酶和乙二醛氧化酶的活力分别为90U/L、3.52U/mL和27U/mL。接种量实验结果表明接种量对发酵的影响不大。 固定化菌丝重复间歇培养产生木素降解酶系的试验结果表明,相比于重复加入与原始培养基碳源量相同的培养基,加入碳源量减少甚至不加碳源的培养基,可以较早的产酶但酶活较低。固定化菌丝重复利用产酶,可以省去菌种的培养环节,并且重复培养基的碳氮源减少一半也节省了成本。 对降解酶系进行了初步分离纯化,结果酶液中叁种酶分别纯化到1.5倍、2.18倍和2.78倍,酶活的收率分别为30.7%、43.6%和55.6%。纯化后叁种酶的主要性质如最适pH、最适温度以及在不同pH和温度下的稳定性均和文献结果基本相符。 固定化酶系的实验结果表明海藻酸钠是较好的固定化载体,不仅制作方便,也经济合算。酶系固定化后,其最适pH和最适温度范围加宽,达到了我们研究的目的。 直接用提纯后酶液来降解六种染料时,除RG黄以外,其它染料均有不同程度的降解,但降解量均比较小。比较了酒石酸、柠檬酸和醋酸叁种缓冲液对固定化了酶系的海藻酸钠小球的稳定性的影响,发现醋酸缓冲液较为合适。利用固定浙江工业大学硕士学位论文 摘要化酶系对5种染料进行脱色,除D/RS棕外,其余四种染料脱色效果良好,特别是分散红玉,最高脱色率达到90%。比较降解不同染料时所取的叁个浓度的脱色效果,可以发现浓度越高,脱色越快,脱色率也稍高些。这主要是因为染料在脱色体系中有一个扩散的过程,浓度较高时,海藻酸钠小球内外的染料浓度差比较大,有利于染料分子向小球内部扩散,因此提高了脱色速率。染料间脱色率的差异和染料自身的结构也很有关系,结构小的,容易扩散进海藻酸钠小球;结构大的,空间位阻大,扩散难,脱色效果也差些。 本文还研究了固定化酶系中乙二醛氧化酶的存在与否。结果表明,添加甲醛后,降解又有较大增加,说明固定化酶系中乙二醛氧化酶的存在,且添加一定量乙二醛氧化酶底物有利于降解的持续进行。 本章以脱色效果较好的红玉作为研究对象,考察了海藻酸钠小球固定化酶系脱色能力的可重复性,结果表明,固定化体系至少可连续重复使用4次,对每批染料均有不同程度的脱色,但是,各批的脱色率是下降的,分别为:72刀5%,62%,52%和 37%。脱色率的下降主要是由于 HZOZ的浓度减小所致。

梁红[7]2008年在《黄孢原毛平革菌培养条件的优化及对染料的降解研究》文中研究指明在环境保护领域中,染料废水属于难降解有机废水,利用传统的废水处理方法对染料废水的处理非常有限。二十世纪八十年代,自白腐真菌的特异性降解能力被广泛关注并用于农药废水、含油废水、军火业废水、造纸废水等难降解工业废水的处理研究中以来,白腐真菌处理染料废水技术的研究工作得到了迅速发展,但由于白腐真菌培养条件的复杂性,该技术始终还未运用到实际的染料废水处理项目。为进一步提高白腐真菌处理染料废水技术的可操作性和稳定性,本文以黄孢原毛平革菌为研究对象,对黄孢原毛平革菌的部分培养条件进行了优化,以筛选出最适合白腐真菌生长、产MnP酶量最高、对染料脱色效果最优的优化培养方案,并对优化方案的优化机理进行了探索性研究,最后,通过对模拟染料废水的脱色降解研究验证了优化方案的有效性。主要结果如下:(1)通过对磷浓度、载体条件分别进行单因素对比试验,对菌体生长、pH、MnP等指标进行综合评价分析,得出培养条件优化方案为:磷浓度最优水平为2.00 g/L,最优载体为聚氨酯泡沫。(2)过低或过高的磷浓度均不利于白腐真菌产MnP,在最优磷浓度2.00 g/L时体系获得的MnP最高,达到324.9U/L:分别是0.00 g/L,0.01 g/L,0.05 g/L,0.50 g/L,4.00 g/L各体系最高酶活的324倍,97倍,2倍,1.5倍,29倍。在一定范围内,磷浓度越高,生物量越大,但当磷浓度达到一定量时,生物量随磷浓度增大的幅度呈减小趋势。(3)最优载体聚氨酯泡沫体系的产MnP酶量最高(915.62U/L),分别是纤维网、钢网和尼龙网的15倍、25倍和2倍,同时也是悬浮培养的4倍;且其酶活高峰期比悬浮培养体系和其他载体体系提前了2~5d,明显缩短了白腐真菌的培养周期。(4)最优载体聚氨酯泡沫的蜂窝状物理结构能为白腐真菌的菌丝提供更大的比表面积和伸展空间,从而提高了体系内营养物质和氧气的传质效率,同时,还为白腐真菌的生长和繁殖提供了一个稳固的立体空间构架形态,增加了体系的抗逆性,从而为白腐真菌的生长和繁殖提供了重要的空间保障。(5)在对染料活性艳红K-2BP的降解过程中,优化方案获得了95%以上的脱色率,明显高于悬浮培养方案,且脱色时间比悬浮培养方案提前了3d。(6)优化方案可以提高体系对碳氮营养成分的利用效率,其碳氮消耗速率明显快于悬浮培养方案;其H_2O_2产量也明显高于悬浮培养方案,在染料降解的突跃阶段,体系中的H_2O_2产量出现明显下降;另外,优化方案的生物量受染料影响的程度要小于悬浮培养方案,其对染料的抗性明显强于悬浮培养方案。

蔡梅[8]2012年在《黄孢原毛平革菌-MBR处理纸张上色废水的研究》文中研究指明作为一种难降解的工业有机废水,纸张上色废水的处理主要有可生化性差难降解和色度大脱色困难两大难点。由于白腐菌高效广谱的生物降解能力和MBR容积负荷高、出水水质好、无二次污染的优点,本论文通过黄孢原毛平革菌-MBR对纸张上色废水处理的实验研究,考察了黄孢原毛平革菌的生长和对纸张上色废水脱色的影响因素,研究了黄孢原毛平革菌对纸张上色废水的脱色机理,并对污染的膜组件进行了清洗实验,为纸张上色废水处理提供了一条高效经济、安全可行的技术路线。在黄孢原毛平革菌的培养实验中,确定了菌生长的最佳培养条件参数为pH值为5、温度为25℃~30℃、摇床转速为120r/min、孢子悬浮液接种量为6mL、液体培养基分装量100mL。通过黄孢原毛平革菌的摇床培养实验,获得大量的黄孢原毛平革菌菌体用于纸张上色废水的处理。实验考察了培养液营养比、pH值、温度、初始生物量、摇床转速、脱色时间等因素对黄孢原毛平革菌脱色效果的影响,实验结果表明,黄孢原毛平革菌对纸张上色废水的最佳脱色条件为培养液营养比20%、pH值5、温度25℃~30℃、初始生物量2g、摇床转速为120r/min,24h后脱色率可达到85.46%。黄孢原毛平革菌对纸张上色废水的脱色降解过程有吸附、生物降解两个方面,其脱色降解动力学可用叁级动力学方程进行描述,相关系数R2为0.9966。实验结果表明黄孢原毛平革菌-MBR处理纸张上色废水是可行的,在25℃室温条件下,黄孢原毛平革菌菌体初始投加量40g,pH值4-5,水力停留时间HTR为12h,曝气强度为1.5L/min的条件下稳定运行30d后,色度去除率达到90%以上,COD去除率可达到85%以上,能完全去除废水中的SS,且反应器中菌生长良好。分析黄孢原毛平革菌-MBR反应系统运行过程中的膜污染阻力分布,发现膜表面的污染层阻力是影响膜水通量的主要因素。用海绵球擦洗能较好的去除膜表面的污染物,NaOH+H2O2+乙醇+HC1化学清洗剂组合对膜清洗的效果最好,膜通量可恢复到新膜水通量的96.98%。

张红[9]2006年在《黄孢原毛平革菌合成木素过氧化物酶酶活提高及其降解石油的研究》文中提出本文对国内外黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)产木素过氧化物酶发酵条件、营养调控、木素过氧化物酶在各领域的应用、黄孢原毛平革菌产木素过氧化物酶的发展趋势和应用前景进行了综述,在此基础上对该菌株进行了研究。在限碳静置、限氮振荡不加藜芦醇条件下,研究黄孢原毛平革菌产木素过氧化物酶发酵条件的优化及营养调控,结果表明:适宜的发酵条件和营养调控均能提高酶活,限氮振荡条件下,起始pH值4.5,苯甲醇6.0mM,温度35℃,转速175r/min培养48h后,降低温度30℃,转速100r/min的酶活高于其它条件的酶活,第四天酶活达653U/L,不同的碳源和不同比例的碳源对Lip酶活影响也不同;用苯甲醇和有机萃取葡萄皮渣粗提藜芦醇代替藜芦醇作为诱导剂,研究其对黄孢原毛平革菌合成木素过氧化物酶的影响,结果表明:苯甲醇和有机萃取葡萄皮渣粗提藜芦醇代替藜芦醇均能提高酶活,苯甲醇6.0mM是合成Lip的最佳用量,有机萃取葡萄皮渣粗提藜芦醇代替藜芦醇可使酶活提高到1000U/L;用聚氨酯泡沫作载体研究固定化培养黄孢原毛平革菌,双缩脲,DNS法等手段研究蛋白质浓度,还原糖对黄孢原毛平革菌合成木素过氧化物酶的影响,结果表明:固定化可使酶活提高,蛋白质浓度和还原糖对酶合成有很大的影响;将菌液注入石油,其使石油黏度降解28%。

张世敏, 徐淑霞, 张跃灵, 宋安东, 吴坤[10]2005年在《黄孢原毛平革菌对印染废水脱色条件研究》文中认为根据黄孢原毛平革菌的生长和代谢特点,设计了不同废水浓度、不同菌龄、不同温度、不同转速和不同pH值条件,研究黄孢原毛平革菌对工业印染废水的脱色效果。研究表明,印染废水最佳稀释倍数为8倍,脱色用菌丝球最佳接种菌龄为3d,脱色适宜温度为38℃,摇床转速为150~180r/min,脱色初始pH值为3.4~4.6。

参考文献:

[1]. 黄孢原毛平革菌及其过氧化物酶对印染废水的脱色研究[D]. 张跃灵. 河南农业大学. 2003

[2]. 固定化木素过氧化物酶对染料的脱色降解研究[D]. 芦国营. 浙江工业大学. 2006

[3]. 固定化黄孢原毛平革菌生产木素过氧化物酶及其对染料脱色降解的研究[D]. 沈杰. 浙江工业大学. 2004

[4]. 白腐菌的固定化及其在制革废水处理中的应用研究[D]. 徐旭东. 齐鲁工业大学. 2017

[5]. 木素过氧化物酶的生产、固定化及其在染料降解中应用[D]. 吴叶明. 浙江工业大学. 2008

[6]. 黄孢原毛平革菌木素降解酶系的生产及其对染料的降解脱色研究[D]. 梁园园. 浙江工业大学. 2002

[7]. 黄孢原毛平革菌培养条件的优化及对染料的降解研究[D]. 梁红. 东北林业大学. 2008

[8]. 黄孢原毛平革菌-MBR处理纸张上色废水的研究[D]. 蔡梅. 江西理工大学. 2012

[9]. 黄孢原毛平革菌合成木素过氧化物酶酶活提高及其降解石油的研究[D]. 张红. 新疆农业大学. 2006

[10]. 黄孢原毛平革菌对印染废水脱色条件研究[J]. 张世敏, 徐淑霞, 张跃灵, 宋安东, 吴坤. 安全与环境学报. 2005

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黄孢原毛平革菌及其过氧化物酶对印染废水的脱色研究
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