聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化铁还原菌的动力学研究

华侨大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：化工学院 专业班级： 2009级环境工程

课题名称 聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化铁还原菌的动力学研究
设计（论文）类型
（划√） 工程设计 应用研究 开发研究 基础研究 其它
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1、 本课题的研究目的和意义：
氮氧化物是（NO*）大气中的一种主要污染物，存在N2O3、N2O4、N2O5、N2O等多种形式。其中， 90%以上为难溶于水的NO，无法进入液相介质导致脱除效率极低。因此，NO*的治理实质上为NO的脱除，也是最近几年大气污染治理的主要方向。然而，传统的NO*去除工艺由于存在催化剂失活、二次污染和运行费用高等缺陷，所以近年来人们向各个途径探索烟气脱氮的新技术。
利用络合吸收剂可以迅速络合NO以及微生物还原吸收液不造成二次污染的优点，提出了络合吸收结合生物还原工艺。由于该工艺采用游离混合菌种，系统中优势菌种密度小，对温度和pH适应能力不强，且易导致杂菌（如硫酸盐还原菌等）繁殖使
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用的方法有吸附法、交联法、共价结合法和包埋法。包木太等使用海藻酸钠包埋固定化微生物处理含油废水研究，确定了固定化微球的最佳制备条件[3]。磁性聚合复合物微球是一种具有广泛应用前景的功能高分子材料。由无机磁粒子(Fe、Co、Ni及其氧化物)和有机高分子聚合物复合而成。由于其具有比表面积大、粒径、磁响应大、反应活泼等优良理化性质，故受到人们广泛关注，并且其磁性也使得两相分离变得可行和简易。曾力希等[4]以亲水性甲基丙烯酸环氧丙酯为单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，在致孔剂存在下通过悬浮聚合法将经过表面改性的磁性纳米粒子包埋其中，合成了一种高亲水性、粒度均匀、分散性好、表面富含功能环氧基的磁性高分子多孔复合微球。张小强[5]运用悬浮聚合和本体聚合的方法合成了P(St．GMA．DVB)高分子磁性微球和P(St．DVB)大孔磁性材料，并将两种材料应用于酵母脂肪酶的固定化研究。
固定化微生物生化处理的系数选择往往凭借经验与实验来确定，因此，研究固定化降解动力学对工艺与生产规模和程序的设计有着重要意义。朱翔等[6]研究了固定化白腐真菌降解焦化废水的动力学，得出固定化白腐真菌降解焦化废水过程中有机物降解的宏观动力学可用一级反应处理，动力学模式可用lnS=－Kt +lnS0表示。曹国民[7]等以PVA为载体，采用冷冻-解冻法混合固定硝化菌和反硝化菌，在鼓泡床中研究了固定化细胞单级生物脱氮的动力学，建立了底物去除动力学模型，并测定了模型中的参数值。表明在固定化细胞单级生物脱氮过程中，内扩散对反应的影响非常小，反应的动力学可以用Monod方程来表示，与实测值非常接近。
3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
（1） 磁性聚合微球固定化微生物与游离微生物的动力学性能比较；
（2） 不同的底物浓度对固定化铁还原菌还原Fe(III)EDTA的影响以及固定化动力学研究；
（3） 不同Fe(II)EDTA浓度对固定化铁还原菌还原Fe(III)EDTA的影响以及固定化动力学研究。
（4） 固定化铁还原菌还原Fe(III)EDTA的内扩散限制研究。
实验最终结果以论文形式展示。
4、拟解决的关键问题：
基于Monod基质利用方程，结合气液传质理论，研究了固定化铁还原菌的还原Fe(III)EDTA的动力学以及不同底物和Fe(III)EDTA浓度对固定化铁还原菌还原Fe(III)EDTA的影响。分析固定化铁还原菌的内外扩散限制，确定磁性生物微球还原吸收液中不同组分的控制步骤。
5、研究思路、方法和步骤：














（1） 先后使用LB培养基与Fe(III)EDTA选择性培养基以扩大菌种数量和提高菌种的还原性能。
（2） 制备磁性生物微球。
（3） 固定化铁还原菌还原Fe(III)EDTA的动力学研究：在100 mL血清瓶中加入60 mL FeIII(EDTA) (10 mM)选择性培养基，然后将磁性生物微球接种到选择培养基中，连续恒温培养24 h。同时以游离铁还原菌作为对照组。
（4） 不同的底物浓度对固定化铁还原菌还原FeIII(EDTA)的影响以及固定化动力学研究：在100 mL血清瓶中加入60 mL FeIII(EDTA) (10 mM)选择性培养基，然后将磁性生物微球接种到选择培养基中，连续恒温培养24 h。配制不同底物FeIII(EDTA)浓度的溶液加入其中，对比还原性能。
（5） 不同FeII(EDTA)浓度对固定化铁还原菌还原FeIII(EDTA)的影响以及固定化动力学研究：在100 mL血清瓶中加入60 mL FeIII(EDTA) (10 mM)选择性培养基，然后将磁性生物微球接种到选择培养基中，连续恒温培养24 h。配制相同浓度 ……（未完，全文共4029字，当前仅显示2035字，请阅读下面提示信息。收藏《聚（苯乙烯-GMA）多孔磁性聚合微球固定化铁还原菌的动力学研究》）