固定化微生物降解甲醛应用基础研究

发布时间：2018-06-04 21:54

本文选题：室内甲醛 + 降解　；参考：《云南师范大学》2015年硕士论文

【摘要】：近年来,室内甲醛污染越来越受关注。甲醛是一种无色刺激性有毒气体,可诱发多种疾病,对人体健康具有严重危害。因此,寻找一条经济、环保、简单的方法处理室内甲醛污染迫在眉睫。目前,降解室内甲醛的方法有加强通风法、物理吸附法、植物分解法、化学法等,他们都有各自的优点和局限。生物法是相对便捷、环保的甲醛去除方法,但是该法受到微生物活性以及微生物生存环境的影响较大,因此驯化可高效降解甲醛微生物以及为其提供适当的生存环境是应用该方法降解室内甲醛的关键。本实验以降解室内甲醛污染物为目标,在本课题组前期研究基础上,通过添加六种含硫化合物,筛选可高效降解甲醛的微生物(功能微生物),用海藻酸钠对其进行固定化,并将固定化微生物作为小型生物填料塔填料降解浓度为1~10 mg/m3的室内甲醛。得到以下研究结论:(1)海藻酸钠固定化实验条件及凝胶球的性能研究表明,综合考虑凝胶球的机械强度和传质性能,得到海藻酸钠包埋法最佳固定化条件:海藻酸钠浓度为3%、CaCl2浓度为6%、固化时间为24 h;海藻酸钠浓度是影响凝胶球性能的主要因子。根据正交实验结果制备的海藻酸钠凝胶球形状均匀,机械强度(49.667)、传质性能(0.088)均优于单因素实验(机械强度:47.333、传质性能:0.084)的结果。通过扫描电子显微镜分别观察凝胶球表面和截面,发现其表面、截面均有不规则孔隙结构,适于固定微生物。(2)添加不同含硫化合物驯化降解甲醛微生物的影响研究表明,经过8天的驯化降解周期,添加Na2S2O8溶液实验组对微生物生长有明显的促进作用;添加Na2SO3溶液实验组微生物对甲醛降解效果最佳,甲醛去除率最高可达100%;添加Na2SO3与Na2S2O8(0.10 mol/L体积比1:1)的混合溶液不能同时促进微生物生长和提高甲醛去除率。结合扫描电镜观察到的微生物形态可以得出Na2SO3为最佳的含硫化合物添加剂。在0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.15 mol/L浓度范围内Na2SO3对促进微生物生长以及甲醛去除效果没有明显的差异,因此0.05 mol/L Na2SO3可作为促进生物法降解甲醛最佳含硫化合物添加剂。(3)降解甲醛功能微生物的固定化及其性能研究表明,当降解甲醛功能微生物的菌量增加时,固定化微生物对甲醛的去除率也增加,但是功能微生物的菌量大于80 g时,固定化凝胶球微生物泄漏现象明显。综合考虑固定化微生物甲醛去除率和微生物泄漏情况,固定化功能微生物菌量的最佳值为80 g。固定化功能微生物去除甲醛能力、对pH耐受范围以及活性均优于游离功能微生物。添加活性炭、硅胶、纳米二氧化钛对固定化功能微生物进行改进,发现甲醛去除率:添加活性炭组添加硅胶组添加纳米二氧化钛组,即添加活性炭可提高固定化功能微生物对甲醛的去除能力。(4)固定化功能微生物为填料的生物填料塔对降解室内甲醛的可行性研究表明,以甲醛生化去除量为参考指标,利用单因素实验分别考察了喷淋液流量、气体流量以及甲醛进口浓度对以固定化功能微生物为填料的生物填料塔降解1~10 mg/m3室内甲醛能力的影响。通过正交试验确定最佳操作条件为:喷淋液流量0.6 L/h、气体流量0.4 m3/h、气相甲醛进口浓度9 mg/m3,在该条件下微生物对甲醛生化去除量可达8.243 m3/(L·h),高于单因素试验结果8.038 m3/(L·h)。(5)对固定化功能微生物降解甲醛机理进行初探,结果认为微生物通过同化作用途径和异化作用途径代谢甲醛。在驯化体系中添加的Na2SO3与甲醛发生化学反应生成了CH2(OH)SO3Na,CH2(OH)SO3Na可作为碳源和硫营养元素,促进微生物生长。本论文的研究结论将为固定化微生物降解室内甲醛提供实验基础和可行性依据。
[Abstract]:In recent years , indoor formaldehyde pollution is more and more concerned . Formaldehyde is a colorless and irritating poisonous gas , which can induce many diseases . It is the key factor to degrade indoor formaldehyde by adding six kinds of sulfur compounds . This experiment is a relatively convenient and environment - friendly method for formaldehyde removal . The results show that the concentration of sodium alginate is 3 % , the concentration of CaCl2 is 6 % , and the mass transfer performance ( 0.088 ) is superior to the single factor experiment ( mechanical strength : 47.333 , mass transfer performance : 0.084 ) . ( 2 ) The effect of adding activated carbon , silica gel and nano - TiO _ 2 on formaldehyde removal was found . ( 5 ) The mechanism of microorganism degradation of immobilized microorganism was studied . The results showed that the microorganism was metabolized by the way of assimilation and the pathway of induction . The chemical reaction of Na2SO3 and formaldehyde in the acclimated system formed CH2 ( OH ) SO3Na , CH2 ( OH ) SO3Na could be used as carbon source and sulfur nutrient element to promote the growth of microorganism . The research conclusion of this paper will provide experimental basis and feasibility study for the immobilized microorganism to degrade indoor formaldehyde .
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172;X51

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