海洋產(chǎn)電菌的染料脫色和產(chǎn)電特性研究.pdf

1、產(chǎn)電菌是近年來發(fā)現(xiàn)的一類新型的微生物資源,這類微生物具有獨(dú)特的胞外電子傳遞途徑,能將代謝產(chǎn)生的電子傳遞給位于細(xì)胞外面的最終電子受體,并偶聯(lián)微生物的生長和代謝。目前,產(chǎn)電菌主要用于微生物燃料電池(MFCs)產(chǎn)電。偶氮染料屬于難降解有機(jī)物,現(xiàn)有研究認(rèn)為偶氮鍵的還原斷裂是脫色的關(guān)鍵步驟,特別是含有磺酸基的偶氮染料極性強(qiáng)、分子量大,不容易轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi),需要添加人工電子介體才能降解脫色?；谙囝愃频陌怆娮觽鬟f機(jī)理,本論文首次研究了海洋產(chǎn)電菌在偶

2、氮染料這類難降解污染物的降解和產(chǎn)電方面的應(yīng)用,重點(diǎn)研究了脫色能力、降解機(jī)理、同時(shí)脫色產(chǎn)電、高鹽對(duì)脫色和產(chǎn)電的影響等內(nèi)容。
　　 本論文首先考察了近海海洋產(chǎn)電菌Shewanella marisflavi EP1對(duì)偶氮染料、三苯基甲烷類染料和蒽醌染料的脫色特性。EP1菌株的最優(yōu)脫色條件為:厭氧,30℃～35℃,pH7.0～8.0,NaCl濃度為1％,以乳酸為碳源,以NH4Cl為氮源,在染料初始質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí),10 h內(nèi)脫

3、色率達(dá)99.95％。
　　 隨后闡明了偶氮染料的脫色機(jī)制:NaCl濃度為0％～8％時(shí),脫色機(jī)制為生物降解,且降解率隨NaCl濃度的提高而降低;NaCl濃度為8％～30％時(shí),脫色機(jī)制主要為吸附和鹽析,且吸附率隨NaCl濃度的增加而增加,吸附速率符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。分析XP2R的代謝產(chǎn)物和降解途徑:XP2R首先進(jìn)行厭氧偶氮還原,產(chǎn)生兩種中間產(chǎn)物;接著在好氧條件下,通過兩種斷鍵途徑,得到最終產(chǎn)物為2-甲基-3-氨基-p-苯醌或1-氨

4、基-2萘酚。整個(gè)脫色過程中,總有機(jī)碳去除率不斷增加,最終為48％;染料及其產(chǎn)物對(duì)兩種藻類的生物毒性較小。
　　 再者,研究了EP1菌株利用MFC技術(shù)同時(shí)脫色產(chǎn)電時(shí)的電子傳遞機(jī)理。陽極產(chǎn)生的電子首先傳遞給電極用于產(chǎn)電,再進(jìn)行厭氧偶氮還原脫色反應(yīng)。同時(shí)脫色產(chǎn)電時(shí),染料能夠促進(jìn)產(chǎn)電,最大功率密度為17.73 mW/m2,庫侖效率是單純產(chǎn)電時(shí)的1.6倍;并且產(chǎn)電過程加快了染料的偶氮還原速率。產(chǎn)電菌EP1產(chǎn)生一些電子傳遞組分用以脫色或產(chǎn)電