微生物學新技術在環(huán)境工程中應用

1、關于微生物學新技術在環(huán)境工程中的應用第一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月微生物學新技術 包括：遺傳誘變育種、基因工程、發(fā)酵工程、酶工程、微生物制劑、生物表面活性劑等。第二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月12-1 固定化酶和固定化微生物在環(huán)境工程中的應用 第三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、酶制劑劑型 1、干燥粗酶制劑 將用麩曲或深層發(fā)酵的培養(yǎng)液除菌(或不除菌)后，與淀粉等惰性填料混合、干燥制成粗酶。2、稀液體酶制劑 將培養(yǎng)液過濾除去菌體等雜質(zhì)后，直接加穩(wěn)定劑(甘油、乙醇、氯化鈉等的復合物)和防腐劑作為商品出售。 3、濃液體酶制劑 將培養(yǎng)液除去菌體等雜質(zhì)、濃縮后

2、再加穩(wěn)定劑和防腐劑制成商品。第四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4、干燥粉狀酶制劑我國多數(shù)生產(chǎn)此種酶制劑，其制備工藝為：過濾培養(yǎng)液去菌體濃縮噴霧干燥研磨加穩(wěn)定劑、惰性填料成商品過濾培養(yǎng)液去菌體硫酸銨鹽析或乙醇沉淀干燥研磨加穩(wěn)定劑、惰性填料成商品5、結晶酶6、固定化酶 將酶和酶菌體固定在載體上，制成不溶于水的固態(tài)酶，可較長時間使用。 第五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、酶的提取 1、預處理不同的酶有不同的預處理方法：胞外酶存在培養(yǎng)液中，只需將菌體過濾或離心除去，所得的清液即為粗酶液。如果是固態(tài)發(fā)酵麩曲，用水或緩沖液浸泡，再離心或過濾去菌體及雜物后所得清液即為粗酶液。粗酶液

3、再經(jīng)提純即為酶精制品。對胞內(nèi)酶則要破碎細胞壁和質(zhì)膜，制成無細胞提取液再提純。 細胞破碎方法有：干燥法(空氣干燥、真空冷凍干燥、溶劑脫水干燥)、機械法(研磨法、機械搗碎)、超聲波破碎、反復冷凍法、自溶法、溶菌酶法。 第六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2、酶的提取 (1)水溶液提取法：用稀的鹽溶液、緩沖液或水提取。 (2)表面活性劑提取法 表面活性劑有：天然的膽酸鹽、磷脂，合成的十二烷基硫(磺)酸鈉(SDS,陰離子型)、二乙氨基十六烷基溴(陽離子型)、非離子型的有吐溫(Tween)及三通X(triton-X)。 (3) 丁醇提取法 第七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、酶的

4、純化 1、濃縮 2、去雜質(zhì)3、純化4、結晶pH沉淀法、利用蛋白質(zhì)熱變性的溫度差異、蛋白沉淀劑法。 鹽析法；有機溶劑沉淀法；層析法：吸附層析法、離子交換層析法、分子篩過濾層析(凝膠過濾層析)法、等電點沉淀法。 當酶達到一定純度后，在適當?shù)臏囟?、pH條件下，逐漸加入硫酸銨溶液中，酶可慢慢析出結晶，也可加入某些有機溶劑析出結晶。 葡萄糖凝膠分子篩濃縮法、聚乙二醇(PEG)濃縮法、超濾膜濃縮法、冰凍法、鹽析或乙醇沉淀后分離。第八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法 (一) 固定化酶與固定化微生物 1、固定化酶 從篩選、培育獲得的優(yōu)良菌種體中提取活性極高的酶，

5、再用包埋法(或交聯(lián)法、載體結合法、逆膠束酶反應系統(tǒng))等方法將酶固定在載體上，制成不溶于水的固態(tài)酶，即。2、固定化微生物 利用與固定化酶相同的方法將酶活力強的微生物體固定在載體上，即成。分死細胞固定化和生長細胞固定化2種。 微生物本身是多酶體系的固定化載體，將整個細胞固定化更有利于保持其原有活性，甚至可提高活性。3、固定化酶與固定化微生物的特性 固定化酶與固定化微生物普遍比未固定化的微生物性能好，穩(wěn)定、降解有機物能力強、耐毒、抗雜菌，耐沖擊負荷。 第九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 固定化酶與固定化微生物的固定方法 固定化方法有載體結合法、交聯(lián)法、包埋法和逆膠束酶反應系統(tǒng)。 1

6、、載體結合法 以共價結合、離子結合和物理吸附等將酶固定在非水溶性載體上。載體有葡聚糖、活性炭、膠原、瓊脂糖、多孔玻璃珠、高嶺土、硅膠、氧化鋁、羧甲基纖維素等。2、交聯(lián)法 將酶與有兩個或兩個以上官能團的試劑反應形成共價鍵的固定方法。交聯(lián)劑有：戊二醛、雙重氮聯(lián)苯胺和六甲撐二異氰酸酯。 第十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3、包埋法 將酶包埋在凝膠微小格子(格子型)中，或?qū)⒚赴诎胪感缘木酆衔锬?nèi)(微型膠囊型)的固定方法。格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺(PACAM)凝膠、聚乙烯醇(PVA)、瓊脂、硅膠等。微膠囊型的包埋材料：尼龍、乙基纖維素和硝酸纖維素。4、逆膠束酶反應系統(tǒng) 表面活性劑的兩

7、性分子在有機溶劑中自發(fā)形成聚集體，其親水性一端連接成逆膠束的極性核，水分子插入核中，其疏水性的一端進入主體有機溶劑中，酶分子溶于逆膠束中，組成。 第十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月五、固定化酶和固定化微生物在環(huán)境工程中的應用 1、污染物處理 應用固定化酶或固定化細胞可以組成快速、高效、連續(xù)運行的污水處理系統(tǒng)。日本將淀粉酶固定后用于處理淀粉廢水和造紙廢水，效果較好。美國有人將多酚氧化酶固定后用于含酚廢水處理，效果顯著。德國將9種降解對硫磷農(nóng)藥的酶固定到多孔玻璃珠及硅膠珠上，再制成酶柱處理對硫磷廢水，獲得95以上的去除效果，連續(xù)運行2個多月酶活性基本不變。有人將白腐菌固定在海藻酸鈣上

8、對造紙黑液進行處理，脫色率高達80以上。2、環(huán)境監(jiān)測 根據(jù)固定化酶用于化學分析方面的相同原理，固定化酶也可用于測定有毒物質(zhì)的含量，對環(huán)境進行監(jiān)測。如固定化多酚氧化酶可用來測定水中的酚類物質(zhì)。固定化酶可用于檢測有機磷、有機氯農(nóng)藥、過氯酸鹽、氰化物和尿素等。 第十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月12-2微生物細胞外多聚物的開發(fā)與應用 第十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 微生物的胞外多聚物(ECP)是微生物在一定環(huán)境條件下，在其代謝過程中分泌的、包圍在微生物細胞壁外的多聚化合物。 這些多聚物經(jīng)分析得知其成分為脂、脂肽、多糖脂、中性類脂衍生物等。包括莢膜、粘液層及其它表面物質(zhì)

9、。第十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 微生物細胞外物質(zhì)可作表面活性劑、絮凝劑或助凝劑、沉淀劑。 第十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、生物表面活性劑 1、表面活性劑是由親水基和疏水基兩部分組成的，具有影響不相容界面特性的物質(zhì)。2、生物表面活性劑(biosurfactant) 是生物在一定生長條件下，在其代謝過程中分泌產(chǎn)生的一些具有一定表面/界面活性的代謝產(chǎn)物。 第十六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3、分類 生物表面活性劑按用途可廣義地分為生物表面活性劑和生物乳化劑(bioemulsifier)。 前者是一些低分子量的小分子，能顯著改變表面/界面張力。 后

10、者是一些生物大分子，并不能顯著降低表面/界面張力，但對油/水界面表現(xiàn)出很強的親和力。因而可使乳狀液得以穩(wěn)定。 第十七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)利用生物表面活性劑對油類的乳化作用，可將生物表面活性劑用于海上原油泄漏的生物降解與海岸石油污染的生物補救。4、生物表面活性劑在環(huán)境工程中的應用第十八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)生物表面活性劑對有毒有機化合物具有增溶作用，可用于土壤環(huán)境污染的生物修復。 Bacillus菌產(chǎn)生的一種生物表面活性劑能穩(wěn)定地乳化殺蟲劑肟(w)硫磷及其他不能與水混溶的液態(tài)有機磷殺蟲劑。Pseudomonas cepacia能產(chǎn)生一種降解除

11、草劑2,4,5,-三氯苯氧基乙酸的生物表面活性劑。(3)另外，Mulligan和cooper認為生物表面活性劑能用于泥漿脫水。在采礦業(yè)和造紙業(yè)中，采用某些生物表面活性劑可穩(wěn)定礦物的水懸浮液，以避免礦物的絮凝。國內(nèi)有報道采用表面活性劑回收煉油廠廢白土中的蠟和油，回收率可達93和95。 生物表面活性劑還可用于石油及能源工業(yè)、醫(yī)療領域、食品工業(yè)、化妝品工業(yè)等。第十九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、微生物絮凝劑 1、微生物絮凝劑：是利用生物技術，從微生物體內(nèi)或分泌物中分離提取的一種安全、高效且能自然降解的新型水處理劑。 它是由一類微生物產(chǎn)生的，可使液體中不易沉降的固體懸浮顆粒、固體細胞及

12、膠體顆粒等凝聚、沉淀的特殊高分子代謝產(chǎn)物(次生代謝產(chǎn)物)。 第二十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2、微生物絮凝劑的主要成分是高分子有機物，包括糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。其分子量多在105以上。 第二十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3、微生物絮凝劑的獨特性質(zhì)和特點易于固液分離，沉淀物生成量少；無毒無害、安全性高，易被微生物降解；具有脫色和除濁性能；無二次污染；適用范圍廣；有的生物絮凝劑具有熱穩(wěn)定性強、用量小、不受pH條件影響等。 第二十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4、微生物絮凝劑的應用 (1)廢水懸浮物的處理 (2)廢水脫色處理 (3)乳濁液的油水分離 (4)污泥處理 (5)畜產(chǎn)廢水處理 (6) 微生物絮凝劑在其它領域的應用 第二十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、生物吸附劑 生物吸附是微生物菌體對重金屬的吸附作用，包括細胞的不同部位對重金屬的絡合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無機微沉淀等。 生物吸附劑主要分3類，即細菌、真菌和藻類。另外，殼聚糖也是一類重要的生物吸附劑。 能夠吸附重金屬及其它污染物質(zhì)的生物來源材料稱生物吸附劑。第二十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月12-3 優(yōu)勢菌種與生物制劑的開發(fā)與應用 第二十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月篩選步驟