铁(III)对间二氯苯的影响由阿勒Dh-1 Brevibacillus移除

文摘

在这项工作中,压力,Brevibacillus阿勒中国东部沿海DH-1,从土壤中分离被用来去除间二氯苯。除铁(III)对间二氯苯的影响在biotrickling滤波器进行了研究。48 h后培养,获得的最佳浓度的铁(III)是根据微生物生长和间二氯苯biotrickling过滤分离。铁(III)的预测最优浓度4 mg / L。增长Haldane-Andrews模型的拟合动力学仍适合铁(III)的最佳浓度,和μ的值_马克斯,Ksi和KI估计为0.07 h¹46.21 mg.L⁻¹和155.49 mg.L⁻¹,分别。降解动力学也安装了伪一阶,但ln (c)的减少变得更快孵化时间由于铁(III)的影响。此外,氯离子浓度和c₁₂O酶活性测定,表明铁(III)可以大大提高antichloration和开环的效率。

关键字

间二氯苯;铁(III);动力学分析;Biotrickling过滤器

介绍

间二氯苯是一种重要的原材料,广泛应用于合成树脂的生产,和农药(1]。许多内分泌失调、免疫功能紊乱和癌症出现因为间二氯苯的直接排放大气(2]。与其他比较biotrickling过滤器治疗方法(物理方法和化学方法),间二氯苯处理(这是一个很好的选择3]。此外,营养物质的浓度和pH值在BTFs可以很容易地控制通过添加新鲜培养基,酸和碱(4,5]。

在我们之前发表的工作(6),我们发现,压力Brevibacillus阿勒DH-1能够降解高,可以应用于biotrickling滤波器对间二氯苯以稳定和有价值的方式去除。然而,去除效率低与其他研究相比之下(7- - - - - -9]。因此,除间二氯苯的增强biotrickling过滤器是必要的。

许多研究人员发现,一些金属离子有促进作用的微生物活动。在各种选项、铁(III)具有显著的auxo-action微生物有机体的基本元素和适当的铁(III)浓度是微生物生长的重要前提之一(10,11]。

在这项研究中,除铁(III)间二氯苯的影响在biotrickling过滤器是全面分析基于我们之前的发现。最优分析获得的铁(III)浓度是铁(III)的毒性和优化,而动力学分析研究了铁(III)时补充道。此外,铁(III)的影响在antichloration和开环降解途径的评估。

材料和方法

化学品和栽培介质

间二氯苯(> 99.5%)获得化学试剂国药控股有限公司有限公司(上海,中国),而FeCl3金属基础(≥99.99%)来自上海阿拉丁生化科技有限公司。所有其他的化学物质是可用的商业与纯度高。

应用矿物盐介质(MSM)包含以下成分:KH₂阿宝₄0.5 g, Na₂HPO₄0.5 g (NH₄)₂所以₄2 g, CaCl₂0.01 g, MnSO₄•H₂O 0.13毫克,ZnCl₂0.23毫克,CuSO₄•H₂O 0.03毫克,CoCl₂•6小时₂阿0.42毫克,Na₂MoO₄•2 h₂O 0.15毫克,间变性大细胞淋巴瘤引起₃•6小时₂的每公升0.05毫克加阿水(12]。间二氯苯添加为唯一碳和能量来源。营养液的成分(描述13]。

应变Brevibacillus阿勒DH-1和实验设备

压力Brevibacillus阿勒DH¹(加入基因库JX170207)是本研究中使用的是我们以前的工作中描述。使用BTF在目前的实验中给出图1,具体细节还在前面提到的工作(6]。

应变增长DH-1、毒性铁(III)和间二氯苯降解

在这个实验中,最优浓度的铁(III)被添加在MSM 50毫升,然后培养瓶250毫升与硅橡胶密封隔板。不同浓度(26岁,52岁,78、104和130 mg / L)消毒间二氯苯被添加的培养瓶(14,15]。的微生物悬浮培养瓶中注入。毒性的金属离子铁(III)代表使用分光光度计(6 t、北京浦肯野通用仪器、中国)测量的波长600 nm的OD值。干电池重量和间二氯苯浓度梯度的培养时间后进行了分析。所有的实验都是在重复执行。

铁(III)降解途径的影响

氯离子浓度和C₁₂O酶活性被用来显示铁(III)降解途径的影响。铁(III)在培养瓶中,添加了一个样本被撤回后每6 h测试Cl。粗酶液放置20分钟的对数期检测酶活性。酶活性是计算如下(16,17]。

,△A是每分钟吸光值的变化,V是酶反应系统(L)的体积,ε是摩尔消光系数(1 /更易/厘米),和M蛋白在酶反应的质量系统(毫克)。

使用BTF间二氯苯移除

使用BTF进行优化实验。BTF被成功地开始了一个高进气浓度278.13 - -1098.75毫克/米³在一个空床停留时间点(EBRT)的60年代(它是显示在前面的工作)。在稳态阶段,寻求最优的浓度铁(III) biotricking过滤和研究其影响最优浓度下,不同浓度的铁(III)添加到BTF。确保生物反应器的稳定状态,BTF恢复后约5 d的参考条件实验条件(18]。

分析方法

在实验中应变DH的增长¹间二氯苯降解,应变的增长是由测量车损险。,50毫升细胞悬液的过滤和干燥(24 h, 105°C)为车损险重量。间二氯苯降解使用气体监测色谱法(美国580年来说,PerkinElmer)包含一个HP-VOC列(60 m×0.32毫米×1.8μm)和火焰离子化检测器(FID)。HJ中描述的色谱条件。有限公司₂生产检测通过注入200μL气相样品气相色谱仪(美国安捷伦科技7890)和一个HP-Plot-Q列(30 m×0.32毫米×20μm)。列和热导检测器(TCD)气温40°C和200°C,分别。Cl -的浓度在培养瓶是由离子色谱法(ic - 2000, Dionex)与一个Ionpac AS19 (250 mm×4毫米;Dionex)通过注射器过滤器过滤后列(0.22μm Bojin,德国)如前所述[19]。

结果与讨论

毒性对间二氯苯去除铁(III)

毒性实验的结果进行了说明图2。可以看出,微生物增长的变化趋势是相同的。的吸光度在第一个12 h然后迅速上升,其上升速度变得缓慢,直到24 h或36 h。最后,吸光度下降,然后趋于平稳。积极的影响吸光度是观察之间的浓度范围为0.4 ~ 5 mg / L铁(III)。特别是在浓度4 mg / L和5 mg / L铁(III)显示一个伟大的增强微生物的增长。

优化的铁(III)的浓度

除铁(III)间二氯苯的影响了图3。显著增强再保险观察BTF 2的浓度3、4、5和6 mg / L是申请铁(III)。在45天最大增量测试和间二氯苯的ER从75.04%上升到81.28%时铁(III)浓度达到4 mg / L。增加6 mg / L铁(III)很低与4 mg / L和5 mg / L。间二氯苯的ER只是从74.28%上升到76.18%表示,高铁(III)除间二氯苯的有一个小的抑制作用。结果表明,优化铁(III)浓度4 mg / L。

铁(III)进行动力学分析的影响

传统的治疗方法

许多研究人员都致力于动态模拟实验(20.- - - - - -22]。在这部作品中,由于应变增长DH-1和间二氯苯降解最佳浓度铁(III)所示图4。间二氯苯损失和生物量内生衰变率是微不足道的(数据没有显示)。

在以前的工作6),选择Haldane-Andrews模型符合实验数据。特定的增长率和Haldane-Andrews模型计算从以下方程。

vi是特定的增长率在应变DH-1在不同间二氯苯浓度(h¹),c细胞浓度(mg.DCW·L⁻¹),t是孵化时间(h), Ci是液相底物浓度(毫克·L⁻¹),μmax最大比生长速率(h⁻¹),Ksi半饱和常数(mg·L⁻¹),KI抑制常数(mg·L⁻¹)。μmax的价值观,Ksi和KI约为0.0398 h¹,20.84毫克·L⁻¹和372.53 mg·L⁻¹分别观察和下降趋势比生长速率的初始浓度高于88 mg·L¹在以前的工作6后添加的铁(III),结果是所示图5μmax的价值时,Ksi和KI为0.07 h¹,46.21毫克·L⁻¹和155.49 mg·L⁻¹,分别。此外,最高的比生长速率出现当初始浓度约为85 mg·L⁻¹。

比较生长动力学参数为当前研究从先前的研究表明,铁(III)不能改变规则的增长,但可以加速比生长速率和初始浓度的关系,比生长速率提前出现。

降解动力学

间二氯苯降解的动力学参数是微生物效率的重要指标,它是通过合适的动力学模型拟合(23,24]。在以前的工作6),动能间二氯苯降解的最好安装在伪一阶模型中,根据以下方程(6,16,23]

Ct是一间二氯苯浓度在时间t (mg•L¹),C0 c间二氯苯初始浓度(毫克•L¹),K是一阶动力学降解常数(h¹),t是孵化时间(h)和K绝对值分别是0.0212,0.0259,0.0291,0.0407和0.0388在不同浓度间二氯苯(26岁,52岁,78年、104年和130 mg•L¹)。添加4 mg / L之后铁(III), K绝对值变成了0.0208,0.0253,0.0341,0.0508和0.0472。K绝对值接近以前的工作的结果对低浓度(26和52毫克•L¹)表明,间二氯苯浓度在低浓度限制条件,铁(III)不能增强去除过程中发挥作用。间二氯苯浓度时104 mg•L¹,降解率有显著的改善。在这个实验中,我们可以推测,铁(III)有更好的积极影响对间二氯苯删除功能的实现主要是通过促进微生物活动和增长。

氯离子浓度和C₁₂O酶活性

氯离子的变化和C₁₂O酶活性间二氯苯降解48 h后分析了培养环境添加4 mg / L铁(III),和描述的结果图6。从图6,我们可以知道,脱氯作用显著提升的最优浓度铁(III)。然而,最高的氯离子浓度关闭之前的研究结果表明铁(III)改善脱氯,对突破间二氯苯浓度限制的影响很小。可以看到,C的变化₁₂O为当前研究酶活性高于以前的工作表明,铁(III)有助于加速开环间二氯苯的退化。

结论

最优浓度高铁(III)的去除Brevibacillus阿勒DH¹在biotrickling滤波器计算4 mg / L。动能分析证明铁(III)可以大大促进应变DH的生长¹和间二氯苯降解而不改变规则的发展和恶化。此外,铁(III)的最佳浓度也有积极作用的脱氯和开环降解途径。

确认

这项工作是由国家重点支持研究和发展计划“空气污染的原因和控制技术研究”(2016 yfc0209200),中国国家自然科学基金(批准号51778612)和江苏省高校自然科学基金(17 kja610005)。

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