聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化鐵還原菌的動力學研究

華僑大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：化工學院 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研究
設計（論文）類型
（劃√） 工程設計 應用研究 開發(fā)研究 基礎研究 其它
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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。
利用絡合吸收劑可以迅速絡合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適應能力不強，且易導致雜菌（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]。磁性聚合復合物微球是一種具有廣泛應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合而成。由于其具有比表面積大、粒徑、磁響應大、反應活潑等優(yōu)良理化性質(zhì)，故受到人們廣泛關注，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對工藝與生產(chǎn)規(guī)模和程序的設計有著重要意義。朱翔等[6]研究了固定化白腐真菌降解焦化廢水的動力學，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可用一級反應處理，動力學模式可用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，建立了底物去除動力學模型，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)擴散對反應的影響非常小，反應的動力學可以用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研究》）