本發(fā)明涉及一種共固定化菌絲球的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約14億噸纖維素，同時產(chǎn)生含有5000萬噸左右木質(zhì)素的污水。在木質(zhì)纖維素中，木質(zhì)素與半纖維素以共價鍵形式結(jié)合在一起，形成天然的屏障，使纖維素酶無法與纖維素接觸，利用纖維素的關(guān)鍵在于破壞其屏障作用，而半纖維素容易除去，所以木質(zhì)素的降解成為了關(guān)鍵。我國造紙廢水的排放量占總工業(yè)廢水排放量的19％，而廢水排放達標(biāo)率只有92％，造紙業(yè)已成為我國工業(yè)的重點環(huán)境污染源之一。印染廢水屬于難降解的工業(yè)廢水，具有成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、污染物濃度高、色度深、可生化性差等特點，若不經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重污染環(huán)境。各種染料的使用、對染料脫除率的高要求都給印染廢水廠帶來了很大的困難和高額的處理成本。重金屬污染對生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響日趨嚴(yán)重，含重金屬廢水的治理受到越來越多的重視。銅和鉛在工業(yè)上具有非常重要的作用，其應(yīng)用極為廣泛，水體含銅、鉛化合物的污染已成為一種嚴(yán)重的重金屬污染。對人體及其它生物具有強烈的“三致”效應(yīng)，對含銅，鉛廢水的處理已成為一個重點課題。目前對各種廢水的處理方法主要有物理方法、化學(xué)方法和生物法。物理和化學(xué)處理方法耗能高，在處理過程中產(chǎn)生的廢渣或副產(chǎn)品對環(huán)境會造成二次污染。國內(nèi)外從20世紀(jì)80年代末開始進行固定化微生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的研究，固定化微生物技術(shù)是通過化學(xué)或物理的手段，將游離細胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用。具有微生物密度高，反應(yīng)迅速，微生物不易流失，產(chǎn)物易分離等優(yōu)點，是一種低耗能高效率的新技術(shù)。這種技術(shù)應(yīng)用于廢水處理，有利于提高生物在反應(yīng)器內(nèi)的密度，利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理所需的時間。菌絲球是由菌絲相互纏繞而成的球體，一般為真菌，它的生存能力強，沉降速度快，易于固液分離，可重復(fù)利用，具有多孔表面積大的特點。而且形成菌絲球的微生物還能正常生長，具有生物吸附和生物降解等功能。目前，國內(nèi)外對于菌絲球的研究還處于探索其發(fā)酵工業(yè)和對單一廢水的處理階段。菌絲球的降解功能較為單一，而且降解效果不佳。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明是要解決現(xiàn)有菌絲球的降解功能較為單一，降解效果不佳的問題，提供一種具有清除多種污染物功能的共固定化菌絲球的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明具有清除多種污染物功能的共固定化菌絲球的制備方法，按以下步驟進行：一、菌懸液的制備：煙曲霉菌孢子懸液：將保藏于4℃環(huán)境下的煙曲霉菌固體斜面取出，用接種環(huán)將其刮下，接入到無菌水中，制成濃度為1×106個/mL～9×106個/mL的煙曲霉菌孢子懸液；蠟樣芽孢桿菌菌懸液：將保藏于4℃環(huán)境下的蠟樣芽孢桿菌固體斜面取出，用接種環(huán)將其刮下，接入到無菌水中，制成濃度為1×106個/mL～5×106個/mL的蠟樣芽孢桿菌菌懸液；二、復(fù)合菌菌絲球的制備方法：取步驟一制備的煙曲霉菌孢子懸液和步驟一制備的蠟樣芽孢桿菌菌懸液，一起接入到100mL菌絲球成球培養(yǎng)基中，于轉(zhuǎn)速為120～200r/min，溫度為24～37℃的搖床中震蕩培養(yǎng)2～5d。其中煙曲霉菌孢子懸液與蠟樣芽孢桿菌菌懸液的體積比為1:(1～8)。步驟一中所述煙曲霉菌為煙曲霉YSITBⅠ。煙曲霉YSITBⅠ已于2015年在《煙曲霉YSITBⅠ菌株篩選及其降解木質(zhì)纖維中木質(zhì)素研究》(袁俊超，呂寶，屈敦妮等.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué).2015,54(17))文章中公開。步驟一中所述蠟樣芽孢桿菌為蠟樣芽孢桿菌X-10-1-2。蠟樣芽孢桿菌X-10-1-2已于2006年在《兩株芽胞桿菌產(chǎn)纖維素酶的研究》(燕紅，楊謙，王希國.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè).2006,26(2))文章中公開。步驟二所述菌絲球成球培養(yǎng)基是由18g/L蔗糖、2.5g/L酒石酸銨、2g/LKH2PO4、2g/LMgSO4·7H2O和蒸餾水制成，pH值調(diào)至5，120℃滅菌20min。上述共固定化菌絲球用于降解木質(zhì)素、纖維素、半纖維素和染料和重金屬離子，所述染料為剛果紅、孔雀藍或結(jié)晶紫。本發(fā)明的有益效果：本方法將能降解木質(zhì)素的煙曲霉菌培養(yǎng)成菌絲球作為生物質(zhì)載體，固定具有降解纖維素能力的蠟樣芽孢桿菌，形成兼具木質(zhì)素和纖維素降解能力以及菌絲球的吸附能力的復(fù)合菌菌絲球，二者共同培養(yǎng)，互相影響，協(xié)同發(fā)揮作用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由煙曲霉菌和蠟樣芽孢桿菌共固定形成的復(fù)合菌菌絲球，較單一煙曲霉菌形成的菌絲球?qū)τ谀举|(zhì)纖維素的降解、重金屬離子的吸附和染料的吸附分別高出10％、15％和20％以上，另外復(fù)合菌菌絲球與蠟樣芽孢桿菌相比，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率也顯著提高。而且由于復(fù)合菌菌絲球固定了可降解纖維素的蠟樣芽孢桿菌，又賦予了復(fù)合菌菌絲球可降解纖維素和半纖維素的能力。研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合菌絲球?qū)偣t、孔雀藍和結(jié)晶紫這三種染料的最高脫色率分別可達97.92％、95.61％和88.63％；對Cu2+和Pb2+的最高吸附率分別為76.96％和61.32％；對木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的降解率分別為63.61％、47.65％和63.36％。且在pH值為9的體系下，木質(zhì)素的降解率仍能達到31.47％，纖維素和半纖維素的降解率超過40％；對剛果紅、孔雀藍和結(jié)晶紫的脫色率可以分別達到79.73％、70.22％和76.35％；對Cu2+和Pb2+的吸附率為50％和38.67％。而當(dāng)溫度達到40℃時，菌絲球?qū)δ举|(zhì)素、纖維素和半纖維素的降解率仍可分別達到37.86％、32.09％和37.91％。這表明該復(fù)合菌絲菌絲球不僅能處理造紙廢水，還可用于處理染料廢水和重金屬離子廢水，且在堿性和溫度較高的體系中，仍具有較好的處理效果。附圖說明圖1為不同溫度下復(fù)合菌菌絲球降解造紙廢水；圖2為不同pH下復(fù)合菌菌絲球降解造紙廢水；圖3為培養(yǎng)時間對復(fù)合菌菌絲球降解造紙廢水的影響；圖4為不同溫度下復(fù)合菌菌絲球吸附重金屬離子；圖5為不同pH下復(fù)合菌菌絲球吸附重金屬離子；圖6為培養(yǎng)時間對復(fù)合菌菌絲球吸附重金屬離子的影響；圖7為不同溫度下復(fù)合菌菌絲球吸附染料；圖8為不同pH下復(fù)合菌菌絲球吸附結(jié)晶紫染料；圖9為培養(yǎng)時間對復(fù)合菌菌絲球吸附染料的影響；圖10為復(fù)合菌菌絲球照片；圖11為復(fù)合菌菌絲球內(nèi)部掃描電鏡照片；圖12為復(fù)合菌發(fā)酵液中菌密度隨時間變化的曲線。具體實施方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。具體實施方式一：本實施方式具有清除多種污染物功能的共固定化菌絲球的制備方法，按以下步驟進行：一、菌懸液的制備：煙曲霉菌孢子懸液：將保藏于4℃環(huán)境下的煙曲霉菌固體斜面取出，用接種環(huán)將其刮下，接入到無菌水中，制成濃度為1×106個/mL～9×106個/mL的煙曲霉菌孢子懸液；蠟樣芽孢桿菌菌懸液：將保藏于4℃環(huán)境下的蠟樣芽孢桿菌固體斜面取出，用接種環(huán)將其刮下，接入到無菌水中，制成濃度為1×106個/mL～5×106個/mL的蠟樣芽孢桿菌菌懸液；二、復(fù)合菌菌絲球的制備方法：取步驟一制備的煙曲霉菌孢子懸液和步驟一制備的蠟樣芽孢桿菌菌懸液，一起接入到100mL菌絲球成球培養(yǎng)基中，于轉(zhuǎn)速為120～200r/min，溫度為24～37℃的搖床中震蕩培養(yǎng)2～5d，即得到復(fù)合菌菌絲球。其中步驟一中所述煙曲霉菌為煙曲霉YSITBⅠ，煙曲霉YSITBⅠ已于2015年在《煙曲霉YSITBⅠ菌株篩選及其降解木質(zhì)纖維中木質(zhì)素研究》(袁俊超，呂寶，屈敦妮等.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué).2015,54(17))文章中公開。步驟一中所述蠟樣芽孢桿菌為蠟樣芽孢桿菌X-10-1-2。所述蠟樣芽孢桿菌X-10-1-2已于2006年在《兩株芽胞桿菌產(chǎn)纖維素酶的研究》(燕紅，楊謙，王希國.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè).2006,26(2))文章中公開。具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中煙曲霉菌孢子懸液的濃度為3×106個/mL～7×106個/mL。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中煙曲霉菌孢子懸液的濃度為5×106個/mL。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟一中蠟樣芽孢桿菌菌懸液的濃度為2×106個/mL～4×106個/mL。其它與具體實施方式一至三之一相同。具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟一中蠟樣芽孢桿菌菌懸液的濃度為3×106個/mL。其它與具體實施方式一至三之一相同。具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：步驟二中煙曲霉菌孢子懸液與蠟樣芽孢桿菌菌懸液的體積比為1:(1～8)。其它與具體實施方式一至五之一相同。具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：步驟二中煙曲霉菌孢子懸液與蠟樣芽孢桿菌菌懸液的體積比為1:(3～5)。其它與具體實施方式一至五之一相同。具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是：步驟二中轉(zhuǎn)速為160r/min。其它與具體實施方式一至七之一相同。具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是：步驟二中在溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)3d。其它與具體實施方式一至八之一相同。具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是：步驟二所述菌絲球成球培養(yǎng)基是由18g/L蔗糖、2.5g/L酒石酸銨、2g/LKH2PO4、2g/LMgSO4·7H2O和蒸餾水制成，pH值調(diào)至5，120℃滅菌20min。其它與具體實施方式一至九之一相同。具體實施方式十一：本實施方式共固定化菌絲球用于降解木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、染料和重金屬離子，所述染料為剛果紅、孔雀藍或結(jié)晶紫。下面對本發(fā)明的實施例做詳細說明，以下實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方案和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例：本實施例所用培養(yǎng)基如下：菌絲球成球培養(yǎng)基：蔗糖18g/L,酒石酸銨2.5g/L,KH2PO42g/L,MgSO4·7H2O2g/L,加蒸餾水配成1000mL，pH值調(diào)至5，120℃滅菌20min。菌種保存培養(yǎng)基：去皮馬鈴薯200g，葡萄糖20g/L，KH2PO43g/L，MgSO4·7H2O1.5g/L，瓊脂20g/L，微量VB1，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。該培養(yǎng)基用于保存煙曲霉菌和蠟樣芽孢桿菌。一、菌懸液的制備：煙曲霉菌菌懸液：將保藏于4℃環(huán)境下的煙曲霉菌固體斜面取出，用接種環(huán)將其刮下，接入到無菌水中，制成濃度為1×106個/mL(血球計數(shù)法測定)的孢子懸液，4℃冰箱保存?zhèn)溆?。蠟樣芽孢桿菌菌懸液：將保藏于4℃環(huán)境下的蠟樣芽孢桿菌固體斜面取出，用接種環(huán)將其刮下，接入到無菌水中，制成濃度為5×106個/mL(血球計數(shù)法測定)的孢子懸液，4℃冰箱保存?zhèn)溆?。其中步驟一中所述煙曲霉菌為煙曲霉YSITBⅠ，煙曲霉YSITBⅠ已于2015年在《煙曲霉YSITBⅠ菌株篩選及其降解木質(zhì)纖維中木質(zhì)素研究》(袁俊超，呂寶，屈敦妮等.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué).2015,54(17))文章中公開。步驟一中所述蠟樣芽孢桿菌為蠟樣芽孢桿菌X-10-1-2。蠟樣芽孢桿菌X-10-1-2已于2006年在《兩株芽胞桿菌產(chǎn)纖維素酶的研究》(燕紅，楊謙，王希國.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè).2006,26(2))文章中公開。二、菌絲球的制備方法：真菌菌絲球：取5mL煙曲霉菌菌懸液，接入到含100mL菌絲球成球培養(yǎng)液的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為30℃的搖床中震蕩培養(yǎng)3d。復(fù)合菌菌絲球：取5mL煙曲霉菌菌懸液和20mL蠟樣芽孢桿菌菌懸液，一起接入到含100mL菌絲球成球培養(yǎng)液的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)3d。制備的復(fù)合菌菌絲球照片如圖10所示。復(fù)合菌菌絲球內(nèi)部掃描電鏡圖如圖11所示。煙曲霉菌和蠟樣芽孢桿菌加入菌絲球成球培養(yǎng)液中發(fā)酵后，復(fù)合菌發(fā)酵液中菌密度隨時間變化的曲線如圖12所示。由圖12可以看出，隨著時間的延長，發(fā)酵液中的菌量不斷下降，原因是菌體均附載到菌絲球中了，所以菌量不斷下降。三、菌絲球?qū)υ旒垙U水的降解造紙廢水培養(yǎng)基由100g稻草(絕干量)、20gNaOH、0.5g蒽醌、0.795g硫化鈉和580mL蒸餾水組成，升溫至125℃，保溫2h。將造紙廢水培養(yǎng)基以1：4的比例稀釋，移取100mL加入到250mL的錐形瓶中，滅菌后加入5g濕菌絲球，置于恒溫震蕩培養(yǎng)箱中，28℃，160r/min的條件下培養(yǎng)，以不加菌絲球處理的培養(yǎng)基為空白對照，在相同條件下處理，定時取樣，測定溶液中木質(zhì)素的含量。所述濕菌絲球為步驟二中的真菌菌絲球或復(fù)合菌菌絲球。酸不溶木質(zhì)素：將溶液過濾，用3％的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至3-4，將沉降物烘干至恒重，即為溶液中酸不溶木質(zhì)素的含量。酸溶木質(zhì)素：用3％的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至3-4，放置過夜，在205nm下測定上清液中木質(zhì)素的含量。其中溶液中木質(zhì)素的質(zhì)量為酸不溶木質(zhì)素和酸溶木質(zhì)素之和。四、纖維素和半纖維素的測定取0.1g木質(zhì)素樣品，加入5mL醋酸-硝酸混合液，沸水浴中加熱20min，冷卻后過濾。取1mL濾液，加入4mL地衣酚試劑，100℃保溫15min，于660nm處測OD值。由木糖標(biāo)準(zhǔn)曲線求出糖量，乘上系數(shù)0.9即為半纖維素的含量。濾渣用丙酮洗滌兩次，60℃干燥至恒重，置于燒杯中加入5mL72％硫酸，20℃水解3h，加水45mL，室溫過夜，次日過濾，取2mL濾液加入5mL蒽酮試劑，100℃保溫10min，于620nm處測OD值，由葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線求出糖量，乘上系數(shù)0.9即為纖維素的含量。降解率計算：降解率(DR)＝(接種前某成分含量－接種后某成分含量)/接種前某成分含量×100％步驟四中所述醋酸-硝酸混合液是由10mL濃硝酸與100mL80％醋酸(v/v)組成的混合液。五、菌絲球?qū)θ玖衔侥芰Φ臏y定染料培養(yǎng)液包括剛果紅染料培養(yǎng)基、孔雀石綠染料培養(yǎng)基和結(jié)晶紫染料培養(yǎng)基，剛果紅染料培養(yǎng)基：剛果紅100mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min?？兹甘G染料培養(yǎng)基：孔雀石綠100mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。結(jié)晶紫染料培養(yǎng)基：結(jié)晶紫100mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。取5g濕菌絲球，加入到含有100mL的染料培養(yǎng)液的250mL錐形瓶中，染料的濃度為100mg/L，染料的種類為剛果紅、孔雀石綠、結(jié)晶紫。置于恒溫震蕩培養(yǎng)箱中，28℃，160r/min的條件下培養(yǎng)。定時取樣，取離心過濾后的上清液，于最大吸收波長處用紫外可見分光光度計測其吸光度A1，以不接種菌絲球的染料培養(yǎng)基的吸光度A0為對照，計算脫色率。其中剛果紅、孔雀石綠、結(jié)晶紫的最大吸收波長分別為506nm、617.4nm和586nm。所述濕菌絲球為步驟二中的真菌菌絲球或復(fù)合菌菌絲球。脫色率的計算公式如下：脫色率(％)＝[(A0-A1)/A1]×100％實驗結(jié)果如下：1、單一真菌菌絲球和復(fù)合菌菌絲球處理多種廢水的性能比較造紙廢水培養(yǎng)基由100g稻草(絕干量)、20gNaOH、0.5g蒽醌、0.795g硫化鈉和580mL蒸餾水組成，升溫至125℃，保溫2h將5g真菌菌絲球和5g復(fù)合菌菌絲球分別接種于造紙廢水培養(yǎng)基、重金屬離子培養(yǎng)基和染料培養(yǎng)基中，三種培養(yǎng)基的裝液量均為100mL(250mL錐形瓶)，于溫度為28℃，轉(zhuǎn)速為160r/min的搖床中震蕩培養(yǎng)3d，取樣，測定兩種菌絲球?qū)υ旒垙U水的降解率、對重金屬離子的吸附率和對染料的脫色率。兩種菌絲球?qū)U水的處理結(jié)果見表1。表1真菌菌絲球和復(fù)合菌菌絲球處理各種廢水的性能比較復(fù)合菌菌絲球真菌菌絲球纖維素降解率/％39.052.38半纖維素降解率/％50.94.16木質(zhì)素降解率/％51.6134.05Cu吸附率/％65.9638.27Pb吸附率/％52.3334.06剛果紅脫色率/％92.7469.51孔雀藍脫色率/％91.6171.13結(jié)晶紫脫色率/％84.2362.33由表1可以看出，對于造紙廢水的降解，真菌菌絲球?qū)δ举|(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率分別為34.05％，2.38％，4.16％。復(fù)合菌菌絲球?qū)ζ浣到饴史謩e為51.61％、50.9％、39.05％。由此可以看出，真菌菌絲球?qū)w維素和半纖維素幾乎沒有降解能力，復(fù)合菌菌絲球較真菌菌絲球?qū)τ谀举|(zhì)素的降解，降解率高出10％以上。對于重金屬離子的吸附，真菌菌絲球?qū)u2+和Pb2+的吸附率分別為38.27％和34.06％。復(fù)合菌菌絲球?qū)u2+和Pb2+的吸附率分別為65.96％和52.33％。復(fù)合菌菌絲球較單一真菌菌絲球?qū)χ亟饘匐x子的吸附，吸附率提高了15％左右。對于染料廢水的處理，真菌菌絲球?qū)偣t、孔雀藍、結(jié)晶紫的脫色率分別為69.51％、71.13％、62.33％。復(fù)合菌菌絲球?qū)σ陨先N染料的脫色率分別為92.74％、91.16％、84.23％。脫色率高于真菌菌絲球20％以上。另外，將蠟樣芽孢桿菌X10-1-2和復(fù)合菌菌絲球按相同的接種量接種到麥麩培養(yǎng)基和稻草培養(yǎng)基中，于30℃，轉(zhuǎn)速為160r/min的搖床中震蕩培養(yǎng)5d，測定蠟樣芽孢桿菌X10-1-2和復(fù)合菌菌絲球?qū)滬熀偷静葜欣w維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率，結(jié)果見表2。麥麩培養(yǎng)基由3.0gNa2HPO4、2.0g(NH4)2SO4、0.5g尿素、0.5gMgSO4·7H2O、0.5gCaCl2、7.5mgFeSO4·7H2O、2.5mgMnSO4·H2O和2.0mgZnSO4配成1000mL，再加入2％麩皮，0.1％蛋白胨，1％酵母粉，調(diào)pH值為7.0～7.2。稻草培養(yǎng)基由3.0gNa2HPO4、2.0g(NH4)2SO4、0.5g尿素、0.5gMgSO4·7H2O、0.5gCaCl2、7.5mgFeSO4·7H2O、2.5mgMnSO4·H2O和2.0mgZnSO4配成1000mL，再加入2％稻草，0.1％蛋白胨，1％酵母粉，調(diào)pH值為7.0～7.2。表2蠟樣芽孢桿菌X10-1-2和復(fù)合菌菌絲球處理各種廢水的性能比較由以上數(shù)據(jù)可知，復(fù)合菌菌絲球的性能均優(yōu)于單一真菌菌絲球，同時也優(yōu)于單一的蠟樣芽孢桿菌X10-1-2。復(fù)合菌菌絲球是一種雙菌種固定化體系，同時含有降解木質(zhì)素的真菌和降解纖維素的細菌，兩菌種具有互補的性能，起到了相互促進的作用，既具有木質(zhì)素降解能力又有纖維素降解活力。2、復(fù)合菌菌絲球處理各種廢水的性能研究①處理造紙廢水不同溫度下復(fù)合菌菌絲球降解造紙廢水的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL造紙廢水培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min,溫度分別為24℃、28℃、30℃、34℃、37℃和40℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每隔2d取樣，測定木質(zhì)纖維素的降解率。測得各溫度下木質(zhì)纖維素降解率的最大值見圖1，圖中◆表示木質(zhì)素的降解率，■表示纖維素的降解率，▲表示半纖維素的降解率。由圖1可知，菌絲球降解木質(zhì)素的適宜溫度為28℃～34℃，當(dāng)溫度為28℃時木質(zhì)素的降解率最高，可達58.01％。在30℃和34℃時，纖維素和半纖維素的降解率達到最高，分別為45.39％和57.45％。當(dāng)溫度為40℃時，半纖維素的降解率仍能達到37.91％，說明在高溫的環(huán)境下，菌絲球?qū)υ旒垙U水仍有很好的降解。不同pH下復(fù)合菌菌絲球降解造紙廢水的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL造紙廢水培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH分別為2、3、5、7、9、11和12，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每隔2d取樣，測定木質(zhì)纖維素的降解率，測得各pH值下木質(zhì)纖維素降解率的最大值見圖2，圖中◆表示木質(zhì)素的降解率，■表示纖維素的降解率，▲表示半纖維素的降解率。由圖2可知，當(dāng)pH值小于5時，木質(zhì)素的降解率均小于20％，說明偏酸的環(huán)境會抑制木質(zhì)素降解酶的產(chǎn)生，不利于造紙廢液中木質(zhì)素的降解。pH為5時木質(zhì)素降解率最高，可達到61.38％。隨著pH的增加，木質(zhì)素降解率有所降低，pH為9的體系下，木質(zhì)素的降解率仍能達到31.47％，纖維素和半纖維素降解率在5～11的體系下均能維持在40％以上，說明在偏酸性和堿性的環(huán)境下，復(fù)合菌菌絲球?qū)υ旒垙U液仍能進行很好的降解。不同時間下復(fù)合菌菌絲球降解造紙廢水的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL造紙廢水培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每天取樣，測定木質(zhì)纖維素的降解率，結(jié)果見圖3，圖中◆表示木質(zhì)素的降解率，■表示纖維素的降解率，×表示半纖維素的降解率。由圖3可以看出，隨著培養(yǎng)時間的延長，菌絲球?qū)δ举|(zhì)素的降解率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這是因為木質(zhì)素主要是由酸溶木質(zhì)素和酸不溶木質(zhì)素組成的，開始時體系中大分子木質(zhì)素片段逐漸減少，降解率逐漸升高，當(dāng)培養(yǎng)到144h時，降解率達到最高為63.61％。然而，在降解過程中，菌絲球會將酸溶木質(zhì)素中的大分子片段降解為小分子片段，因此酸不溶木質(zhì)素的含量會增加，木質(zhì)素的徹底去除含量減少，總的木質(zhì)素降解率減少。由于菌絲球具有很強的降解能力，隨著小分子木質(zhì)素片段的降解，木質(zhì)素降解率又逐漸升高。復(fù)合菌菌絲球?qū)w維素和半纖維素也有著很高的降解能力，在72h和60h時，最高降解率分別為49.05％和63.36％。菌絲球循環(huán)使用處理造紙廢水：考察復(fù)合菌菌絲球的穩(wěn)定性和重復(fù)利用效果，將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL造紙廢水培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)5d，完成第一次循環(huán)后，將此復(fù)合菌菌絲球接入到新的廢水培養(yǎng)基中，在相同的條件下處理5d。如此循環(huán)4次，結(jié)果見表3。表3復(fù)合菌菌絲球循環(huán)使用處理造紙廢水結(jié)果由表2可知，在第一次的循環(huán)中，菌絲球?qū)δ举|(zhì)纖維素的降解效果很好，木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率分別為51.27％、41.58％、57.1％，在第二次到第三次的循環(huán)中，菌絲球?qū)δ举|(zhì)纖維素的降解率有所下降，菌絲球表面變的不光滑，球體顏色變成深棕色，但對三種木質(zhì)纖維素的降解率仍能達到20％以上。直到循環(huán)到第四次的時候，菌絲球才開始出現(xiàn)自溶的現(xiàn)象。這表明菌絲球可長時間的維持活性，能夠持續(xù)的處理廢水。②復(fù)合菌菌絲球?qū)χ亟饘匐x子廢水的處理不同溫度下復(fù)合菌菌絲球吸附重金屬離子的性能：重金屬離子培養(yǎng)基包括Cu2+培養(yǎng)基和Pb2+培養(yǎng)基，Cu2+培養(yǎng)基：硝酸鉛79.93mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。Pb2+培養(yǎng)基：硫酸銅195.32mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL重金屬離子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度分別為20℃、24℃、28℃、30℃、34℃、37℃和40℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每隔1d取樣，測定重金屬離子吸附率。測得各溫度下重金屬離子吸附率的最大值見圖4，圖中◆表示Cu，■表示Pb。由圖4可知，考察范圍內(nèi)的溫度對重金屬離子的吸附有一定的影響。在28℃～34℃范圍內(nèi)的吸附效果都很好，復(fù)合菌菌絲球?qū)u2+的吸附率在28℃時達到最高，對Pb2+的吸附率在30℃時達到最高，分別為63.73％和57.83％。溫度為20℃和40℃時，復(fù)合菌菌絲球的吸附效果最差，說明溫度過高或過低都會影響復(fù)合菌菌絲球?qū)χ亟饘匐x子的吸附。不同pH下復(fù)合菌菌絲球吸附重金屬離子的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL重金屬離子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH分別為2、3、5、7、9、11和12，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每隔1d取樣，測定重金屬離子吸附率。測得各pH值下重金屬離子吸附率的最大值見圖5，圖中◆表示Cu，■表示Pb。溶液的pH值會同時影響金屬離子和菌絲球細胞表面的化學(xué)狀態(tài)，研究pH值對菌絲球吸附重金屬離子的影響具有十分重要的意義。由圖5可知，當(dāng)pH值小于5時，復(fù)合菌菌絲球?qū)u2+和Pb2+的吸附率都很低，這是因為當(dāng)pH較小時，質(zhì)子占據(jù)了菌絲球表面的大部分吸附位點，使重金屬離子的吸附效率降低。pH值在5～9的范圍內(nèi)的吸附效果都很好，當(dāng)pH值為5時，Cu2+和Pb2+的吸附率達到最大，分別為73.21％和59.29％。當(dāng)pH值大于9時，溶液中的OH-離子會與菌絲球表面上的官能團結(jié)合，與金屬離子發(fā)生競爭作用，繼而導(dǎo)致吸附率降低。結(jié)果表明復(fù)合菌菌絲球在偏酸和堿性環(huán)境下對重金屬離子均有很好的吸附效果。不同時間下復(fù)合菌菌絲球吸附重金屬離子的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL重金屬離子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)。開始測定時，每隔30min取樣，測定重金屬離子的吸附率，結(jié)果見圖6，圖中◆表示Cu，■表示Pb。由圖6可知，復(fù)合菌菌絲球?qū)u2+和Pb2+的吸附在10個小時內(nèi)就分別達到了63.99％和37.53％，在短時間內(nèi)溶液中重金屬離子的濃度下降很快，這是因為此吸附階段為表面快速吸附階段，菌絲球細胞壁上的各種活性基團與重金屬離子配位絡(luò)合吸附。在隨后的吸附時間里，溶液中的重金屬離子濃度緩慢下降直至吸附平衡，這是因為隨著吸附量的增加，菌絲球細胞壁對重金屬離子的吸附達到了飽和，游離的重金屬離子若要進入到細胞內(nèi)，所受的阻力就會增大，因此達到吸附飽和的時間就會很長。在48h和72h時，復(fù)合菌菌絲球?qū)u2+和Pb2+的吸附率達到最大，分別為76.96％和61.32％。③對多種染料廢水的處理不同溫度下復(fù)合菌菌絲球吸附染料的性能：染料培養(yǎng)液包括剛果紅染料培養(yǎng)基、孔雀石綠染料培養(yǎng)基和結(jié)晶紫染料培養(yǎng)基，剛果紅染料培養(yǎng)基：剛果紅100mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。孔雀石綠染料培養(yǎng)基：孔雀石綠100mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。結(jié)晶紫染料培養(yǎng)基：結(jié)晶紫100mg，加蒸餾水配成1000mL，pH值自然，120℃滅菌20min。將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL染料培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度分別為20℃、24℃、28℃、30℃、34℃和40℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每隔12h取樣，測定染料的脫色率，測得各溫度下染料脫色率的最大值見圖7，圖中◆表示剛果紅，■表示孔雀藍，▲表示結(jié)晶紫。由圖7可知，溫度對復(fù)合菌菌絲球吸附染料有很大的影響，當(dāng)溫度在20℃～40℃時，脫色率隨著溫度的增加會有一個先增大后減小的趨勢。在28℃～34℃的溫度范圍內(nèi)，復(fù)合菌菌絲球?qū)θN染料的脫色效果都很好。當(dāng)溫度達到28℃時，復(fù)合菌菌絲球?qū)兹杆{和剛果紅的吸附效果最好，脫色率高達94.75％和96.43％；當(dāng)溫度30℃時，復(fù)合菌菌絲球?qū)Y(jié)晶紫的吸附效果最好，脫色率可達到81.63％。當(dāng)溫度達到40℃時，復(fù)合菌菌絲球?qū)θN染料的脫色率都在30％左右。由此可以推斷，溫度的變化會影響木質(zhì)纖維素酶的分泌并且改變酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，溫度過高會降低復(fù)合菌菌絲球?qū)θ玖系拿撋省２煌琾H下復(fù)合菌菌絲球吸附染料的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于100mL(250mL錐形瓶)染料培養(yǎng)基中，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH分別為2、3、5、7、9、11和12，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，每隔12h取樣，測定染料的脫色率，測得各PH下染料脫色率的最大值見圖8，圖中◆表示剛果紅，■表示孔雀藍，▲表示結(jié)晶紫。復(fù)合菌菌絲球?qū)θ玖系拿撋c降解主要是依靠酶系統(tǒng)的催化氧化、還原等方式破壞染料的不飽和共軛鍵與發(fā)色體系，pH對酶促反應(yīng)速率有很大的影響，只有在最佳pH條件下，酶才能表現(xiàn)出最好的催化活性。由圖8可知，pH在5～9的范圍內(nèi)，復(fù)合菌菌絲球?qū)θN染料的脫色率都高達70％以上。當(dāng)pH為5時，復(fù)合菌菌絲球?qū)偣t和孔雀藍的脫色效果最好，脫色率可達到97.87％和94.55％；當(dāng)pH為7時，復(fù)合菌菌絲球?qū)Y(jié)晶紫的脫色效果最好，脫色率為83.67％。結(jié)果表明復(fù)合菌菌絲球在偏酸和堿性的環(huán)境下對染料均有很好的吸附效果。不同時間下復(fù)合菌菌絲球吸附染料的性能：將5g復(fù)合菌菌絲球接種于含100mL染料培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，于轉(zhuǎn)速為160r/min，溫度為28℃的搖床中震蕩培養(yǎng)，開始測定時，每隔30min取樣，測定染料的脫色率，結(jié)果見圖9，圖中◆表示剛果紅，■表示孔雀藍，▲表示結(jié)晶紫。由圖9可知，復(fù)合菌菌絲球?qū)θN染料的吸附量在最初的一段時間內(nèi)增加十分迅速，隨后逐漸減緩直至吸附平衡。對于剛果紅、孔雀藍和結(jié)晶紫這三種染料，在最初12h之內(nèi)的脫色率就可達到70％以上，脫色速率比較高。在6h時，復(fù)合菌菌絲球?qū)偣t的脫色率最高，可達到97.92％。培養(yǎng)到48h時，復(fù)合菌菌絲球?qū)兹杆{，結(jié)晶紫的吸附效果最好，最高脫色率分別為95.61％和88.63％。結(jié)果表明復(fù)合菌菌絲球?qū)θN染料的脫色均取得了很好的效果。當(dāng)前第1頁1 2 3