论文部分内容阅读
微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是一种利用微生物将有机物中存储的化学能直接转化为电能的生物化学反应装置。微生物燃料电池产电和废水净化耦合技术具有能耗低、适应性广、过程高效、产物清洁,同时可以回收废水处理中电能等特点。染料纺织,皮革、石油农药等行业废水一般含盐量较高,以含盐废水为基质的MFC运行,面临如下技术问题:高盐抑制阳极产电微生物的生长代谢和群落多样性,进而影响微生物燃料电池产电。目前解决策略和方法为:驯化耐盐电极微生物;添加耐盐助剂。但是耐盐驯化的电极微生物不稳定,添加耐盐助剂显著地提高了 MFC运行成本。从中度嗜盐菌中筛选能够在高盐条件下MFC产电并脱色-脱氮的菌株,研究其产电和废水净化耦合技术,具有重要意义。本文从中度嗜盐菌Halomonas菌株中筛选出一株MFC高效产电菌株Halomonas venusta DSM 4743T。该菌株能够在高盐下诱导合成ectoine,抵抗环境渗透压胁迫,进而解除高盐对菌株生长和代谢的抑制作用。本文对H.venus taDSM 4743T的产电条件进行优化研究,结果表明最适产电条件为:乙酸钠6 g/L、中性红50 μM、pH为8、NaCl 30 g/L,在最适产电条件下MFC最高输出电压为346 mV,最大功率密度为10.09 mW/m3。该菌株合成核黄素并可将其分泌到胞外,克隆了 rib G、rib A和rib C/rib R核黄素合成酶基因。采用响应面分析法对H.venusta DSM 4743T脱色条件进行优化最适脱色条件为(g/L):葡萄糖20,谷氨酸钠25,硫酸铵8,酵母粉0.5,K2HPO4.3H20 9,KH2PO43,MgSO4·7H2O 0.4,MnSO4·H20 0.01,NaCl 30,微量元素 2 mL,亚甲基蓝 32 mg/L,pH 6.7,温度27℃。优化条件下的脱色率为91.0%。考察对菌株高盐脱氮能力,最大脱氮率为91.8%。H.venusta DSM 4743T高盐下(NaC130 g/L)MFC产电与脱色-脱氮耦合运行,最大输出电压达224 mV,亚甲基蓝脱色率为94.1%,脱氮率为53.5%。