：以竹炭为载体，将产脲节杆菌ZF1菌株固定在竹炭上，用竹炭固定化ZF1菌降解N-乙烯基吡咯烷酮（NVP），研究竹炭固定化ZF1菌株对NVP的降解。运用电镜扫描法观察固定化菌细胞和竹炭间的相互作用及ZF1菌株细胞在竹炭内空隙表面的分布情况。通过对比实验，分析了竹炭固定化菌相对于竹炭吸附及游离菌降解的优势。结果表明：竹炭固定化ZF1菌株能有效地降解水样中的NVP。在30℃的温度下，1.5g的固定化菌对比1.5g的竹炭，对NVP浓度为200mg/L的无机盐培养基进行NVP降解，竹炭固定化ZF1菌对NVP的降解效率更高；设置200、300、400、500、600mg/L 5个浓度梯度对比游离菌和固定化菌对NVP的降解效果，竹炭固定化ZF1菌对NVP的降解效率更高。经3次重复利用后的固定化菌体仍具有较好的NVP降解能力。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 N乙烯基吡咯烷酮2
1.2 竹炭 3
1.3 竹炭固定化ZF1菌的制备3
1.3.1 竹炭的清洗及灭菌处理3
1.3.2 LB培养基的配制3
1.3.3 竹炭固定化ZF1菌的制备3
1.4竹炭固定化ZF1菌的电子显微镜观察3
1.5 NVP的测定方法3
1.6 竹炭固定化ZF1菌对NVP的降解4
1.7 竹炭固定化ZF1菌和游离ZF1菌对NVP的降解4
1.8 竹炭固定化ZF1菌的重复利用4
2 结果与分析4
2.1 竹炭固定化菌的电子显微镜观察结果4
2.2 竹炭固定化ZF1菌对NVP的降解结果5
2.3 竹炭固定化ZF1菌和游离ZF1菌对NVP的降解结果 6
2.4 竹炭固定化ZF1菌的重复利用效果 7
3 讨论 9
3.1 固定化ZF1菌对NVP的降解9
3.2 固定化ZF1菌的重复利用9
4 结论8
致谢9
参考文献10
竹炭固定化菌对水体中
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N乙烯基吡咯烷酮的去除
引言
水是生命之源，是一种必需能源，是一种极其重要的自然环境因素，因为它参与地球生物化学的循环过程。水体是人类赖以生存的生活资料，同时更是经济发展的生产资料。当水体的使用价值降低或丧失时，就变成了废水，也就是我们常说的水污染。随着工业的快速发展，各类有机和无机污染物通过不同生产活动排放到水环境中，改变了水体的物化特性，最终导致水质恶化。水污染主要来自于生活、工业及农业等生产过程，特别是不同类型的工业生产工艺，使工业废水呈现成分组成比较复杂，多含有有害有毒物质，并且很难被生物转化。不同污染物的可生化性也不同，如果污染物难被生物降解利用，就会长时间留在水体中，从而具有潜在的危害性。
废水中的N乙烯基吡咯烷酮,简称NVP，是一种单体化合物，属于吡咯（pyrrole）类化合物的一种，是一种典型的含氮杂环化合物，被国际癌症研究机构（IARC）归类为3类致癌物质。N乙烯基吡咯烷酮在化妆品、洗涤品、医药、感光材料等诸多领域有广泛的应用，主要用作为生产过程的化工中间体。N乙烯基吡咯烷酮作为一种外源化学污染物，在河水、湖水等地表水体以及工业废水中经常能被检测到。美国ACGIH TWA 中规定N乙烯基吡咯烷酮的接触极限为0.05 ppm。N乙烯基吡咯烷酮对皮肤和粘膜有刺激作用,肝毒素的,可能会影响某些外周血参数[1,2]。随废水排入环境中的NVP很难被生物转化，如果长时间留在水体中具有潜在的危害性[3]。因此，水体中NVP的去除就显得十分重要了。对废水中NVP的去除不仅要从源头上预防，关键在于处理与防治，在工业废水排入水体前进行有效地治理。
目前，工业废水的处理技术可归纳为物理、化学和生物法三类[4]，此外，这三种方法的联合运用也比较广泛。虽然物理法和化学法对有害有毒物质转化较为彻底、处理效率高，但其所花费的费用较贵，且存在易造成二次污染等缺点[5] 。而与之相对的废水生物处理法的运营成本，管理操作方便，有效快捷[6]，目前已普遍应用于生活污水和工业废水的处理中，同时生物处理法也是废水处理工艺的重要组成部分。生物处理法具有操作方便、应用范围广、运行成本较低、无二次污染产生等优点，并且能带来经济和社会效益，因其对比其他处理方法有上述优势而受到重视[78]。废水生物处理技术主要包括厌氧生物法、活性污泥法、生物膜法和氧化塘法等[9]。过去生物处理各类废水的方法中，不同微生物种群之间的生存关系如竞争等使生物处理法的处理效果并不理想。因此，驯化选育抗逆性强、环境适应性强和能降解广泛底物的优势高效降解菌在废水生物处理中有着重要的意义和应用前景。
鉴于NVP的难降解性，传统生物方法对其处理效果较差，很难达标排放。固定化微生物技术作为一种新兴的生物处理技术，是将微生物固定在载体上使其高度密集且还能保持其生物活性，具有反应效率高、稳定性强、易于固液分离等优点[10]。微生物固定的方法主要有载体结合法、交联固定法、包埋固定法三种；微生物固定的载体有活性炭、多孔玻璃、硅藻土、石英砂、沸石等无机材料，还有琼脂、海藻酸钙（钠）、PVA凝胶、ACAM凝胶、硅胶等有机材料[11，14]。无机载体具有机械强度大、对微生物无毒性、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等优点[12]。微生物固定化过程及固定化微生物在废水处理实际应用效果的好坏，与所用的载体材料特性有密切的联系；同时，固定化载体的成本是固定化微生物技术经济可行的关键[13]。
竹炭是竹材在高温下热解后的固体产物[14]，作为一种新型功能材料，具有孔隙率高、比表面积大、吸附性好、物理和化学稳定性强等理化性质[15，16]，且价廉易得，具备微生物固定化载体材料应具有的性能特点，可用作微生物固定化载体[17]，竹炭的吸附性能在环境保护领域具有广泛的应用。但是单纯采用竹炭对污水中的污染物进行吸附净化经过一段时间后会产生吸附饱和，固定化微生物竹炭既保留了竹炭对水体中污染物的吸附性能，又可以充分发挥高效微生物的降解作用[18]。本实验以竹炭为载体，以ZF1菌株为N乙烯基吡咯烷酮的降解菌，采用载体结合法将ZF1菌吸附固定在竹炭上，用竹炭固定化ZF1菌处理N乙烯基吡咯烷酮水样。对比竹炭对N乙烯基吡咯烷酮水样的吸附作用及游离的ZF1菌对N乙烯基吡咯烷酮水样的降解作用，分析竹炭固定化微生物法的优势；同时探究了竹炭固定化菌的重复利用。希望本实验的研究结果可以为处理废水中的NVP提供一种可行性方案。
1 材料与方法
1．1 N乙烯基吡咯烷酮
N乙烯基吡咯烷酮(英文名：Nvinylpyrrolidone)，又称为1乙烯基2吡咯烷酮，简称NVP，分子式：C6H9NO， 分子量：111.14 ，其化学结构式见图1，


图1 N乙烯基吡咯烷酮化学结构式
Fig. 1 The chemical construction of NVP
物化常数：凝固点13.5℃，沸点 96℃/14mm Hg，193℃/400 mmHg，蒸气压 1.1×1011 mm Hg/25℃，相对密度 1.04/24℃/4℃，辛醇水分配系数 log Kow = 0.37，在水中混溶，溶解度 5.2×10+4 mg/L/25℃，溶于醇和醚等大部分有机溶剂，是一种无色或淡黄色液体[19]。

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