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固定化技术是现代生物工程领域中的一项新兴技术,应用范围涉及到生物学、有机化学、化学分析、医疗诊断、环境净化及能源生产等多个领域。固定化的方法、条件和载体材料决定了固定化酶或细胞的性能。能否较长时间保持固定化酶或细胞的强度和活性,并使其可重复使用,是固定化技术能否实际应用的关键。
本文选择聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为主要载体材料,以前期研究中获得的可将石油烃类物质作为碳源的微生物菌株YY-12(假丝酵母)为固定化对象,以柴油为反应底物,研究了固定化微球的制备条件和运行条件对微球性能的影响,主要研究内容和结论如下:
①通过试验确定了海藻酸钠包埋法、PVA-H3BO3法和PVA-Na2SO4法制备固定化微球的最佳条件。
②海藻酸钠包埋法制备的固定化微球对反应体系中柴油的去除率仅为81.7%,与游离微生物的去除效果81.3%相比没有显著升高,而PVA-H3BO3微球和PVA-Na2SO4微球对柴油的去除率均超过90%。
③对PVA-H3BO3微球和PVA-Na2SO4微球的性能测定和扫描电镜观察结果表明,这两种固定化微球都具有良好的弹性和渗透性,较高的比表面积和孔容,其内部的孔隙结构有利于反应底物和营养物质的传递,以及微生物细胞在载体内部的附着生长。
④PVA-H3BO3微球和PVA-Na2SO4微球对温度和pH值的适应性比游离微生物更强,最适温度为33℃,最适pH=7。
⑤活化48h的固定化微球的运行效果最好,延长活化时间会导致微球破碎率的上升和运行效果的下降。
⑥固定化微球和反应体系的体积比为1:10时,运行效果最好。加大接种量并不能体现出微生物细胞高初始浓度的优势,反而会导致去除率的下降。
⑦用PVA-H3BO3微球和PVA-Na2SO4微球连续运行5次,对柴油的去除率分别可保持在70%和80%以上,破碎率分别在1%和8%以下,固定化微球的重复使用性和稳定性较好。