Bacillus sp. SL合成纳米硒机理及吸附染料特性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jhyyxz
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近年来,微生物法合成纳米硒(Se NPs)凭借其环境友好的优势得到研究人员的青睐,大量具有还原亚硒酸盐(Se O32-)合成Se NPs能力的菌株被开发,但目前能够高效还原Se O32-菌株仍有待开发。本论文分离纯化得到一株具有高效还原Se O32-能力的菌株,并通过转录组测序技术对其还原机理进行探究,同时对该菌株合成的Se NPs对染料的吸附特性进行考察。分离纯化得到Bacillus sp.SL并对其还原Se O32-条件优化,探究了还原过程中胞外分泌物的变化情况。通过扫描电子显微镜(SEM)对菌株形貌进行表征。利用透射电子显微镜(TEM),傅里叶红外光谱仪(FTIR),X射线光电子能谱仪(XPS)对还原产物进行分析。该还原产物为球形纳米硒,粒径约为100-200 nm,还原过程中部分蛋白参与反应。初始Se O32-低于5 mmol/L,p H介于5-8之间,还原率均保持90%以上。加入Se O32-导致多糖蛋白以及还原型谷胱甘肽(GSH)的含量呈现先增高后降低的趋势。此外,合成的Se NPs具有较好的生物相容性。对3 mmol/L的Se O32-刺激后菌株SL的差异表达基因进行分析,得到922个显著上调基因,769个显著下调基因。通过GO富集将差异表达基因显著富集到11个分类当中,与氧化还原酶相关基因富集最多。通过KEGG富集得到13个显著富集的代谢通路。对显著上调基因进行功能注释得到硫同化相关途径是菌株SL还原Se O32-的主要途径。此外还存在还原酶,硫氧还蛋白,谷胱甘肽及铁硫载体介导的途径。利用还原产物Se NPs吸附亚甲基蓝和刚果红染料。调整不同初始染料浓度,吸附时间,p H以及温度探究Se NPs对两种染料的吸附能力变化。两种吸附过程更符合准二级动力学模型(R~2>0.99)。通过吸附等温线拟合得到Langmuir模型能够更好地描述吸附过程(R~2>0.98)。通过计算自由能(ΔG),焓变(ΔH)及熵变(ΔS)得到两个吸附过程均为自发的吸热过程,且随着吸附进行固液面的随机性会增加。此外,Ca Cl2处理后的Se NPs重复利用能力高于Na Cl处理。10 mmol//L的Ca Cl2处理后,Se NPs经5次吸附-脱附实验后能够吸附80%的刚果红,对亚甲基蓝的吸附率由70%下降到38%。
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