中空纤维膜物理吸附法固定甲醛降解菌
摘要
本实验以甲醛降解菌株F1-23为实验菌株，采用中空纤维膜吸附法固定菌株。试验研究了固定化的方法及影响固定化的各个因素。结果表明：吸附固定的
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关键字:甲醛降解菌中空纤维固定化降解率
目录
1、引言 1
1.1甲醛的危害 1
1.2微生物法降解甲醛研究 1
1.2.1微生物法降解甲醛的原理 1
1.2.2微生物法降解甲醛的特点 1
1.3微生物的固定化研究 2
1.3.1微生物固定化的特性 2
1.3.2微生物固定化的物理方法 2
1.3.3中空纤维吸附法特性 3
1.4本实验目的与内容 3
2 材料与方法 4
2.1材料 4
2.1.1菌种来源 4
2.1.2培养基 4
2.1.3主要器材 4
2.1.4主要试剂 4
2.2方法 5
2.2.1种子培养液 5
2.2.2 发酵培养液 5
2.2.3甲醛浓度测定（g/L） 5
2.2.4 生物量的测定(g/L) 5
2.2.5中空纤维对菌株的固定化过程 5
2.2.6 中空纤维固定化微生物的甲醛降解率测定 5
2.2.7菌丝附着中空纤维强度的测定 6
3.结果与分析 7
3.1 中空纤维固定微生物的条件摸索 7
3.1.1考察中空纤维固定化的适宜环境 7
3.1.2考察不同孔径的中空纤维固定化的适宜时间 8
3.2.3 中空纤维固定微生物的适宜条件 8
3.2 固定化微生物的性能研究 8
3.2.1考察菌丝体与中空纤维的结合力 8
3.2.2考察固定化微生物的重复使用率 9
3.3 考察微生物在固定化前后甲醛降解性能的变化 9
4 结语 10
参考文献 12
致谢 13
1、引言
1.1甲醛的危害
甲醛(CH2O)作为基本的一种化工原料，在我们人类的生产生活中都发挥着极其重要的作用，它可以被广泛的应用于塑料、皮革、树脂、纸张和衣服纤维等的生产。甲醛固然是无色，人的肉眼基本是看不到甲醛气体的，但是它却有着很强烈的刺鼻性气味，而且极溶于水，只要一点点低浓度的甲醛溶液就可以抑制微生物的生长，甚至浓度较高的甲醛溶液则完全可以改变蛋白质的性质，使微生物难以存活[1~2] 。随着人们生活水平的显著提高，甲醛自身所带来的刺激作用、致敏作用和致突变作用越来越被人们所关注。根据中国《地表水环境质量标准》规定：集中式生活饮用水地表水源的甲醛含量，不得超过0. 9 mg /L，而《污水综合排放标准》规定，甲醛含量的二级排放标准不得高于2 mg /L。由于工业废水中的甲醛是实际溶液，处理起来应该比较困难，并且甲醛的年消耗量逐渐变大，因此对于企业来说，无论是基于目前的经济原因，还是长远的现实考虑，对甲醛进行完全限制的应用是很不现实的，这就需求微生物技术对工业生产所带来的甲醛废水污染液进行适当处理。
1.2微生物法降解甲醛研究
1.2.1微生物法降解甲醛的原理
微生物降解法[3]是近几年来比较流行的降解甲醛的一种方法。微生物法对细菌的研究比较深入，其次要数真菌。针对微生物的降解途径，主要分为酶促与非酶促方法。微生物降解的主要形式是酶促作用，即微生物降解酶对进入机体内的化合物进行一系列的生理生化反应，最后的降解过程中，甲醛则分解成完全无毒或毒性较小的小分子化合物；非酶促作用是指微生物活动使环境pH发生变化，产生辅因子或化学物质而参与甲醛的转化，主要包括氧化、还原等方式。通常对甲醛的降解，不是以一个单一的方式，而是以不同的酶的催化所进行的。
1.2.2微生物法降解甲醛的特点
微生物法以机体中的有益菌为材料，所消耗的成本比较低，达到很好的效益，并且不会造成二次污染。甄选的微生物不仅能保持长久的活性，而且可以迅速、大量的繁殖，在污染物的表面及浅表层，微生物能够快速形成菌群保护膜，可以充当守卫随时截杀从污染源挥发出的或渗透出的污染物，从而能长久地起作用。由于它能快速渗入污染源中，并且可以在不破坏原始材料的情况下，针对有害物质进行有效分解，从而治标治本，无毒无害，不会危害人体以及造成环境二次污染，在预期的时间内，微生物降解法仍将是主流处理方法[4]。
微生物降解甲醛也存在一定的局限性，如微生物对环境比较敏感，因此如何降低或消除环境因素所带来的不利影响，使微生物降解甲醛发挥其最大的作用，仍是目前尚需解决的问题之一。
1.3微生物的固定化研究
1.3.1微生物固定化的特性
虽然目前用于处理甲醛的微生物技术种类繁多，但本文仅选用一种物理吸附技术在甲醛处理方面的应用进行介绍。所谓对微生物进行固定化的技术是指利用将微生物接种到特定的生物反应器内的载体上，利用微生物的自身代谢活动对甲醛污染物进行降解，进而使该甲醛污染物最终降解为无毒无害的产物，同时所选取的特定微生物利用甲醛污染物合成自身所需要的营养物质而进行生长和繁殖，从而达到无臭化、无害化的一种方法[5]。与常规的物理和化学方法相比，它所拥有的特征为：工艺流程简明、操作起来很方便、运行平稳、处理效果好、不会再造成二次污染等，同时常温、常压下可以运行固定化微生物反应器，运行时所需要的能耗也比较低，尤其对于工业生产过程所排放的大容量、低浓度的甲醛污染物治理，总之，固定化微生物技术相对而言具有明显的优势，在对工业废水的处置上具有极其宽阔的使用前景。
1.3.2微生物固定化的物理方法
目前对表面吸附普遍使用的固定化方法是利用吸附载体和微生物之间的作用，主要是氢键、静电作用及范德化力，它是一种将微生物体吸附到载体的表面上，从而对微生物进行固定的方法[6]，分为离子吸附法和物理吸附法这两种[7]。前者是根据解离状态下的细胞，可因静电引力而附着于带有相异电荷的离子交换剂上，如DEAE—sephadex 、DEAE—纤维素、CM—纤维素等。该方法人为操作起来特别简单，尽管微生物在固定的过程中，这些载体对细胞的活性影响比较小，但所固定的微生物数量受这些载体的种类及其表面积的限制[8]。后者利用拥有高度吸附能力的活性炭、石英砂、多孔玻璃、硅胶和纤维素等吸附剂，将细胞吸附载体到这些载体表面上，使之固定化，这是最古老的一种方法，该技术操作十分简单，所需的反应条件也比较温和，载体能够被反复利用，但载体与微生物之间的结合不是很牢固，微生物容易脱落。
1.3.3中空纤维吸附法特性
中空纤维亲和吸附是一种有效的固定化分离手段，它是以亲和膜作为配基载体，克服了传统凝胶载体所具备的传质慢、易压缩等弊端，在亲和吸附技术领域是一种新突破[9~11]。徐坚等[12]在研究猪胰脂肪酶和柱状假丝酵母脂肪酶时，选取了8种不同亲疏水性的膜材料作为固定化载体，用物理吸附法成功制备出了固定化脂肪酶膜，使得固定化酶的活力达到游离态酶的80.8%。Azamian 等[13] 人将SWNT利用吸附法固定在一根玻碳电极上，制成GOD- SWNTS装饰的玻碳电极，Erkang Wang[14] 成功地将HRP 固定在金纳米颗粒上，吸附法所具备的优点是最简明、最具经济效益、操作起来特别简便、固定化过程的条件相对比较温和、对酶活力的回收率高、能够拣选类型较多的载体，而且在吸附的过程中可以同时达到固定和纯化的目的，且酶在失去活性后还可以重新进行活化重生。
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