基本信息
- 项目名称：
- 苯系物降解菌的分离鉴定及其固定化载体复合型双亲吸附树脂的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项研究的目的是获得对“三苯”化合物具有高耐受性并能同时降解“三苯”的菌株，测定其降解“三苯”化合物的效率；还研制了一种复合型双亲吸附树脂，既可以作为高吸油剂使用以高效吸附“三苯”等亲油有机废气，同时可以作为高吸水剂吸收亲水有机物，作为微生物的培养基质固定微生物，以降解树脂所吸附的有机物，达到延长树脂使用寿命和免再生的目的，实现树脂颗粒内吸附与生物降解含苯有机废气一体化。
- 详细介绍：
- 从广州石化炼油厂污水处理站的活性污泥中分离纯化出能同时高效降解苯、甲苯、二甲苯的4株菌株（编号A、B、C、D）。在48h内，对苯、甲苯、二甲苯的降解效率分别为：A菌：47.9%、50.0%、30.2%；B菌：46.8%、45.3%、21.0%；C菌：20.9%、66.1%、30.2%；D菌：68.1%、53.4%、29.1%。为了固定高效降解苯、甲苯、二甲苯的微生物，实现树脂颗粒内吸附与生物降解含苯有机废气一体化，达到延长树脂使用寿命和免再生的目的。本研究还研制了一种复合型双亲吸附树脂载体。试验发现当苯乙烯，偶氮二异丁腈，二乙烯基苯，乙酸乙酯，聚乙烯醇的用量分别为16mL，0.10g，0.125mL，10.3mL，0.06g时制得的吸油树脂与加有6%碳酸氢钠的海藻酸钠结合制成的双亲吸附树脂对苯、甲苯、二甲苯的吸油量最高可达到3.67 g/g，2.22 g/g，3.39 g/g。固定在此复合型树脂的“三苯”降解菌在含苯系物的有机废气生物处理中具有巨大的应用前景。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项研究的目的是获得对“三苯”化合物具有高耐受性并能同时降解“三苯”的菌株，测定其降解“三苯”化合物的效率；还研制了一种复合型双亲吸附树脂，既可以作为高吸油剂使用以高效吸附“三苯”等亲油有机废气，同时可以作为高吸水剂吸收亲水有机物，作为微生物的培养基质固定微生物，以降解树脂所吸附的有机物，达到延长树脂使用寿命和免再生的目的，实现树脂颗粒内吸附与生物降解含苯有机废气一体化。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究所获得的4株菌株能够同时降解苯，甲苯，二甲苯，而且对苯系物耐受性极高。本项目还研制了一种新型复合型双亲树脂，即疏水亲油性和亲水性，作为高吸油剂能吸附有机废气的疏水性成分如苯、甲苯、二甲苯等，作为高吸水剂能吸收亲水性的成分，可以固定具有废气降解功能的微生物，从而使得废气中的有机污染物被吸附后供微生物充分分解利用，具有有机废气吸附+生物降解一体化处理的双重功能。
应用价值和现实意义
- 本项研究获得了能够同时降解苯、甲苯、二甲苯的4个菌株，在生物技术的利用中可以突破传统污染物处理浓度的限制，应用到高浓度“三苯”污染物处理中。 同时，研制出的新型吸附树脂，不仅理论上达到了吸附有机废气的基本条件，对于其投入到实际生产中，也是非常有发展前景的，新型树脂具有吸油和吸水双重性能。树脂吸附有机废气，由附着生长在树脂孔内的微生物进行降解，并将其转化成无害的产物。
学术论文摘要
- 从广州石化炼油厂污水处理站的活性污泥中分离纯化出能同时高效降解苯、甲苯、二甲苯的4株菌株（编号A、B、C、D）。在48h内，对苯、甲苯、二甲苯的降解效率分别为：A菌：47.9%、50.0%、30.2%；B菌：46.8%、45.3%、21.0%；C菌：20.9%、66.1%、30.2%；D菌：68.1%、53.4%、29.1%。为了固定高效降解苯、甲苯、二甲苯的微生物，实现树脂颗粒内吸附与生物降解含苯有机废气一体化，达到延长树脂使用寿命和免再生的目的。本研究还研制了一种复合型双亲吸附树脂载体。试验发现当苯乙烯，偶氮二异丁腈，二乙烯基苯，乙酸乙酯，聚乙烯醇的用量分别为16mL，0.10g，0.125mL，10.3mL，0.06g时制得的吸油树脂与加有6%碳酸氢钠的海藻酸钠结合制成的双亲吸附树脂对苯、甲苯、二甲苯的吸油量最高可达到3.67 g/g，2.22 g/g，3.39 g/g。固定在此复合型树脂的“三苯”降解菌在含苯系物的有机废气生物处理中具有巨大的应用前景。
获奖情况
- 第四届“挑战杯”广东工业大学课外学术科技作品竞赛一等奖 第十一届“挑战杯”广东省课外学术科技作品竞赛一等奖
鉴定结果
- 申报论文1篇：《苯系物降解菌的分离鉴定及其固定化载体复合型双亲吸附树脂的研制》 一种新型复合双亲吸附树脂的制备方法、制品及其应用，申请专利 查新报告1篇 检验报告1篇
参考文献
- [1] 霍丹群，孙兴福，饶佳家，侯长军，廖强.甲苯降解菌的分离、鉴定及其对甲苯的降解特性.化工环保，25（5）：337-340.2005. [2] 钱明媛，俞晔. 室内空气中苯含量的气相色谱分析方法的比较. 上海计量测试. 1:8-12,2009. [3] 寇富居，陈金玺，曾开露，李建庭，扬彩城.工艺陶瓷生产中苯、甲苯、二甲苯的危害现状与对策. 海峡预防医学杂志,2001,7(6):53-54. [4] Stokstad E．Factory Study Shows Low Levels of Benzene ReduceBlood Cell Counts[J]．Science，2004，306：1 665—1 668． [5] Lan Q，Zhang L，Smith M，et a1．Hematotoxicity in WorkersExposed to Low Levels of Benzene[J]．Science，2004，306：l 774 —1 776． [6] 张小啸，王红旗，刘敬奇，姚治华，陈延君.土壤微生物对苯的降解研究［J］.环境科学， 26(6):148-153,2005. [7] Sun WM (Sun, Weimin), Xie SG (Xie, Shuguang)， Luo CL (Luo, Chunling), Cupples AM (Cupples, Alison M.)．Direct Link between Toluene Degradation in Contaminated-Site Microcosms and a Polaromonas Strain．APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY，76 （３）: 956-959 , 2010. [8] Singh, Dipty; Fulekar, M H ．Benzene bioremediation using cow dung microflora in two phase partitioning bioreactor． J Hazard Mater， 175 （1-3）: 336-343, 2010 .
同类课题研究水平概述
- 在此项研究期间， Sun WM等人在对一株新发现的甲苯降解菌进行16S rRNA 基因测序，证明了这种菌不仅可以在甲苯中生长，还能够转化苯，但对二甲苯、间二甲苯并不起作用。冷玲等从南京石化废水处理池的活性污泥中分离到1株能以甲苯为唯一碳源生长的细菌，命名为JB-1。根据其生理生化特征和16SrDNA(GenBank Accession No。 EU869278)序列相似性分析，将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。该菌株在18h内能完全降解346.4mg/L的甲苯，降解甲苯的最适温度为30℃，pH为7.0 ，降解速率与初始接种量呈正相关。甲苯降解途径是通过甲苯双加氧酶形成顺甲苯二氢二醇，再经邻苯二酚2,3双加氧酶开环降解。 根据目前的报道，国内外的研究人员所获得的苯系物降解菌对苯系物的耐受性并不高，而且只能降解1种或2种苯系物。对于大多数含有苯、甲苯、二甲苯的有机废气，不能很好的得到解决。因此，对于研究出能同时高效降解三苯的菌株具有较好的理论研究意义和实际应用价值。本项研究经过逐步驯化、分离和筛选获得的A、B、C、D菌株，能够同时降解苯，甲苯，二甲苯，而且对苯系物耐受性较高，降解效果比较好。由此可见，此四种菌株降解苯系物的效率较高，在以后的研究和生产中具有一定的优势。 国内欣凯等人以过硫酸铵为引发剂,环氧氯丙烷为交联剂,先将丙烯酸钠、丙烯酰胺进行预聚,再加入淀粉的二步聚合法制备超强吸水剂,所得产品对去离子水及0.9%食盐水的吸水率最高分别为2800g/g和160g/g。在日本，森政雄在橡胶类粘合剂中分散由内藏有药物的水溶性的囊壁物质形成的微囊及淀粉接枝丙烯酸共聚物的吸水性树脂制成药物控制释放型透皮吸收制剂。伊藤喜一等人将丙烯酸系单体在惰性烃溶剂中,以HLB=2～12 的山梨糖醇酐脂肪酸酯和C—20～50的烷烃和/或烯烃与 α、β—不饱和多元羧酸酐的共聚物或其衍生物作表面活性剂进行油包水型反相悬浮聚合制备超强吸水剂。 国内外同类研究工作所得到的双亲树脂，虽然可以达到吸油吸水的目的，但是由于树脂的孔径太小，不能有效地固定微生物。
