1、 毕业论文 开题报告 生物 技术 TA 降解菌固定条件的优化 1. 课题研究意义及国内外研究现状 对苯二甲酸 (Terephthalic Acid ,简称 TA)是一种重要的石油化工产品，是生产聚酯纤维涤纶、塑料增塑剂、农药和染料等化工产品的原料或中间体。每 1t TA 的生产就会产生 34m3 的废水，其中TA 的含量高达 1500mg/L。 TA 具有一定毒性，对水中微生物的生长有强抑制作用，对鱼类有很强的刺激毒害性，也会导致一些动物变畸形和发生突变，故被美国环保局列为需优先治理的污染物之一。 众多研究表明 TA 可以被利用微生物分 解，并可作为微生物唯一的碳源被其降解。利用微生物降解对苯
2、二甲酸（ TA）可以解决由 TA 引起的污染，不会浪费能量，节省资源，不会引起其他形式的污染。而且 TA 是一种重要的化工产品，特别是聚酯（ PET）的废弃物的日益增多，在自然条件下很难降解。由于 PTA 与 PET 结构相似，用 TA 来作为 PET 生物降解的模拟物，利用 TA 驯化和培养微生物，用于 PET 的降解。同时今后还可以利用微生物或酶对 PET 的降解，来改善 PET 纤维的吸湿性、抗静电性、悬垂性、舒适性和染色性等。 据报导，我国目前 TA 年产量大约在 450 万 t 以上，年产废水约 1800 万 t；随着 TA 年产量的增加， TA 废水的产量也将随之增加。目前处理 T
3、A 废水的工艺二段好氧及 AO 等工艺为主，这些工艺普遍存在着停留时间过长、处理负荷低、基建投资和处理成本高等问题。近年来，国内外越来越多的科研部门及企业开始重视和开展 TA 废水高效生物处理技术研究，但大规模的应用尚无成功报导。因此，开发一种高效的 TA 废水生物处理技术具有极其重要的意义。 固定化微生物技术处理废水与传统的悬浮生物处理法相比，具有处理效率高、稳定性强、能利用不易形成絮凝体的微生物和增殖速度慢的微生物、保持高效菌种、生物浓度高、耐冲 击、污泥生成量少、固液分离效果好等特点。本课题研究的是对于 TA 降解菌固定的优化条件。将菌种固定后，研究其固定后降解率是否提高，及固定化的动力
4、学研究。 2. 课题研究的主要内容、预期目标和研究方案 主要内容： 1 培养基的制备，灭菌，菌种的接种、扩大培养 2 胞内胞外酶的确定 3 细胞的固定及其固定条件的优化 4 细胞静态培养的动力学方程的研究 预期目标 ： 得出细胞固定的优化条件，并根据接种量、 pH、温度对其降解速率的影响，研究细胞静态培养的动力学方程 研究方案： 1菌种培养 1 1 培养基配方： NH4Cl 1.0g/L， MgSO4 5H2O 0.25g/L， KH2PO4 3.0g/L， Na2 HPO4 7g/L， NaCl 0.5g/L，PTA 1.0g/L，琼脂 15g/L， pH 7.0 1 2 面种子活化 取斜面
5、保藏菌株接种于新鲜斜面， 30下恒温培养。 1 3 种子培养 取 1 2 环活化的斜面种子接入装有 100mL 培养基的 250mL 三角瓶中， 30， 140r/min 的摇床振荡养 24h。 以 1%的接种量将种子液接入装有 100mL 培养基的 250mL 三角瓶中， 30， 140r/min 的摇床振荡培养 48h。 1 4 菌体浓度测定 采用 722 型可见分光光度计测定，波长 600nm，以相应培养基为空白。 1 5 降解率的测定 采用 WFZ UV-2008H 紫外可见分光光度计测定，波长 240nm，以蒸馏水为空白对照。将测得的数值带入到对苯二甲酸的标准曲线中，计算出培养基中对
6、苯二甲酸的残留量。根据公式（降解率 =培养基中对苯二甲酸的配制浓度 -培养基中对苯二甲酸的残留量 /培养基中对苯二甲酸的配制浓度）计算出细菌的降解率。 2菌体细胞的固定 将 SiO2 胶体颗粒超声分散后，与溶解于磷酸缓冲液 的细胞混合 12h，然后将上述细胞 -SiO2 混合液与4ml 浓度为 X%的海藻酸溶液混合均匀，用内径为 0.7mm 的 10ml 一次性医用注射 器滴加到 20ml 0.2M CaCl2 溶液中，在室温下老化一定时间后取出备用。将 SiO2 的浓度自定义到每毫升海藻酸溶液中 SiO2 的掺杂量。 2 1 海藻酸浓度对固定化材料性质的影响 将浓度（ W/V）为 1%、 1
7、.5%、 2%、 2.5%、 3%的海藻酸掺杂入上述凝胶中，随机抽取其中 20 个凝胶颗粒，用游标卡尺测量其颗粒直径，取平均值。用压片法测定凝胶机械强度；采用电子显微镜查看颗粒内部；并用红外测定颗粒表面积。 2 2SiO2 的掺杂量 对固定化材料性质的影响 将浓度（ W/V）为 0%、 0.5%、 1%、 1.5%、 2%、 2.5%、 3%的 SiO2 掺杂入上述凝胶中，随机抽取其中 20 个凝胶颗粒，用游标卡尺测量其颗粒直径，取平均值。用压片法测定凝胶机械强度；采用电子显微镜查看颗粒内部；并用红外测定颗粒表面积。 2 3 接种细胞量对降解 TA 的影响 将培养 48h 的液体培养基中的细胞
8、离心，收集细胞，用生理盐水洗 23 次，分别称取与 ALG-SG 杂化凝胶质量比 1:1、 1:2、 1:3、 1:4、 4:1、 3:1、 2:1 的干净的湿细胞与上述材料固定。 分别在培养 1、 2、4、 12、 24 小时测 TA 的降解率，得出接种量对细胞降解 TA 速率的影响。 2 4 温度及 pH 对细胞降解 TA 的影响 在 4、 10、 20、 30、 33、 35、 40 的温度下分别作静态培养，分别在培养 1、 2、 3、 4 小时测 TA 的降解率，得出温度对细胞降解 TA 速率的影响。同理，在 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8 的 pH 下分别作静态培养，得出 p
9、H 对细胞降解 TA 速率的影响。 2 5 不同温度、不同 TA 初始浓度对微生物降解 TA 速度的影响 33 30 20 10 4312243660初始浓度10-4（m o l / L ）平均速度1 0 - 4 （m o l / L 天）3. 课题进度计划 2010 年 5 月 -2010 年 7 月 实验资料的收集和实验资料归纳 2010 年 9 月 -2010 年 10 月 实验方案的制定和实验前准备 2010 年 11 月 -2011 年 1 月 实验的进行 2011 年 1 月 -2011 年 2 月 实验方案的整理和修改、定稿 4. 主要参考文献 ： 1 Zheng-ping Fa
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