聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化鐵還原菌的動力學(xué)研究

華僑大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：化工學(xué)院 專業(yè)班級： 2009級環(huán)境工程

課題名稱 聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化鐵還原菌的動力學(xué)研究
設(shè)計（論文）類型
（劃√） 工程設(shè)計 應(yīng)用研究 開發(fā)研究 基礎(chǔ)研究 其它
√
1、 本課題的研究目的和意義：
氮氧化物是（NO*）大氣中的一種主要污染物，存在N2O3、N2O4、N2O5、N2O等多種形式。其中， 90%以上為難溶于水的NO，無法進入液相介質(zhì)導(dǎo)致脫除效率極低。因此，NO*的治理實質(zhì)上為NO的脫除，也是最近幾年大氣污染治理的主要方向。然而，傳統(tǒng)的NO*去除工藝由于存在催化劑失活、二次污染和運行費用高等缺陷，所以近年來人們向各個途徑探索煙氣脫氮的新技術(shù)。
利用絡(luò)合吸收劑可以迅速絡(luò)合NO以及微生物還原吸收液不造成二次污染的優(yōu)點，提出了絡(luò)合吸收結(jié)合生物還原工藝。由于該工藝采用游離混合菌種，系統(tǒng)中優(yōu)勢菌種密度小，對溫度和pH適應(yīng)能力不強，且易導(dǎo)致雜菌（如硫酸鹽還原菌等）繁殖使
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用的方法有吸附法、交聯(lián)法、共價結(jié)合法和包埋法。包木太等使用海藻酸鈉包埋固定化微生物處理含油廢水研究，確定了固定化微球的最佳制備條件[3]。磁性聚合復(fù)合物微球是一種具有廣泛應(yīng)用前景的功能高分子材料。由無機磁粒子(Fe、Co、Ni及其氧化物)和有機高分子聚合物復(fù)合而成。由于其具有比表面積大、粒徑、磁響應(yīng)大、反應(yīng)活潑等優(yōu)良理化性質(zhì)，故受到人們廣泛關(guān)注，并且其磁性也使得兩相分離變得可行和簡易。曾力希等[4]以親水性甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯為單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑，在致孔劑存在下通過懸浮聚合法將經(jīng)過表面改性的磁性納米粒子包埋其中，合成了一種高親水性、粒度均勻、分散性好、表面富含功能環(huán)氧基的磁性高分子多孔復(fù)合微球。張小強[5]運用懸浮聚合和本體聚合的方法合成了P(St．GMA．DVB)高分子磁性微球和P(St．DVB)大孔磁性材料，并將兩種材料應(yīng)用于酵母脂肪酶的固定化研究。
固定化微生物生化處理的系數(shù)選擇往往憑借經(jīng)驗與實驗來確定，因此，研究固定化降解動力學(xué)對工藝與生產(chǎn)規(guī)模和程序的設(shè)計有著重要意義。朱翔等[6]研究了固定化白腐真菌降解焦化廢水的動力學(xué)，得出固定化白腐真菌降解焦化廢水過程中有機物降解的宏觀動力學(xué)可用一級反應(yīng)處理，動力學(xué)模式可用lnS=－Kt +lnS0表示。曹國民[7]等以PVA為載體，采用冷凍-解凍法混合固定硝化菌和反硝化菌，在鼓泡床中研究了固定化細胞單級生物脫氮的動力學(xué)，建立了底物去除動力學(xué)模型，并測定了模型中的參數(shù)值。表明在固定化細胞單級生物脫氮過程中，內(nèi)擴散對反應(yīng)的影響非常小，反應(yīng)的動力學(xué)可以用Monod方程來表示，與實測值非常接近。
3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
（1） 磁性聚合微球固定化微生物與游離微生物的動力學(xué)性能比較；
（2） 不同的底物濃度對固定化鐵還原菌還原Fe(III)EDTA的影響以及固定化動力學(xué)研究；
（3） 不同F(xiàn)e(II)EDTA濃度對固定化鐵還原菌還原Fe(III)EDTA的影響以及固定化動力學(xué)研究。
（4） 固定化鐵還原菌還原Fe(III)EDTA的內(nèi)擴散限制研究。
實驗最終結(jié)果以論文形式展示。
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
基于Monod基質(zhì)利用方程，結(jié)合氣液傳質(zhì)理論，研究了固定化鐵還原菌的還原Fe(III)EDTA的動力學(xué)以及不同底物和Fe(III)EDTA濃度對固定化鐵還原菌還原Fe(III)EDTA的影響。分析固定化鐵還原菌的內(nèi)外擴散限制，確定磁性生物微球還原吸收液中不同組分的控制步驟。
5、研究思路、方法和步驟：














（1） 先后使用LB培養(yǎng)基與Fe(III)EDTA選擇性培養(yǎng)基以擴大菌種數(shù)量和提高菌種的還原性能。
（2） 制備磁性生物微球。
（3） 固定化鐵還原菌還原Fe(III)EDTA的動力學(xué)研究：在100 mL血清瓶中加入60 mL FeIII(EDTA) (10 mM)選擇性培養(yǎng)基，然后將磁性生物微球接種到選擇培養(yǎng)基中，連續(xù)恒溫培養(yǎng)24 h。同時以游離鐵還原菌作為對照組。
（4） 不同的底物濃度對固定化鐵還原菌還原FeIII(EDTA)的影響以及固定化動力學(xué)研究：在100 mL血清瓶中加入60 mL FeIII(EDTA) (10 mM)選擇性培養(yǎng)基，然后將磁性生物微球接種到選擇培養(yǎng)基中，連續(xù)恒溫培養(yǎng)24 h。配制不同底物FeIII(EDTA)濃度的溶液加入其中，對比還原性能。
（5） 不同F(xiàn)eII(EDTA)濃度對固定化鐵還原菌還原FeIII(EDTA)的影響以及固定化動力學(xué)研究：在100 mL血清瓶中加入60 mL FeIII(EDTA) (10 mM)選擇性培養(yǎng)基，然后將磁性生物微球接種到選擇培養(yǎng)基中，連續(xù)恒溫培養(yǎng)24 h。配制相同濃度 ……（未完，全文共4029字，當前僅顯示2035字，請閱讀下面提示信息。收藏《聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化鐵還原菌的動力學(xué)研究》）