大孔树脂吸附剂与假单胞菌的生物相容性研究

针对有毒难降解有机工业废水处理难的现状，提出采用大孔树脂吸附剂对废水中有毒难降解有机污染物进行选择性吸附去除，然后采用专效微生物通过浓差推动的方式，对大孔树脂吸附的有毒难降解有机物进行脱附和高效降解处理的新方法，其中大孔树脂吸附剂与微生物之间的生物相容性规律成为该方法的核心与关键。.本研究以假单胞菌为专效降解微生物，考察其在与不同微观物理结构与表面化学性质大孔树脂吸附剂接触条件下，假单胞菌的降解活性、胞外聚合物（EPS）、溶解性微生物产物（SMP）的变化规律，研究降解代谢过程中假单胞菌所产生的EPS和SMP对大孔树脂吸附性能的影响，阐明假单胞菌生理活动对大孔树脂理化性质的作用机理，归纳总结大孔树脂吸附剂与假单胞菌的生物相容性规律，为合成具有特定生物相容性的大孔树脂吸附剂提供理论指导。

大孔树脂吸附剂的绿色脱附是一个备受关注的课题，采用生物强化菌株对大孔树脂吸附剂所吸附的目标污染物进行生物脱附和再生是一个有潜力的方向，本项目对假单胞菌与大孔树脂吸附剂之间的生物相容性进行了实验研究和理论分析。在树脂吸附剂的微生物降解的研究发现，苯乙烯骨架树脂耐生物降解优于丙烯酸骨架，大孔树脂优于凝胶型树脂。离子交换树脂对菌株有较大的附着量，吸附树脂附着量最小。大孔树脂吸附剂的微观结构与化学性质对微生物附着在接触初期有一定的影响，但随着接触时间延长，微生物代谢产物在树脂表面形成累积层，其微观理化性质对微生物影响逐渐弱化。对假单胞菌降解代谢过程分析发现，胞外聚合物（EPS）主要成分为多聚糖、蛋白质等物质，其成分比例受提取方法、培养环境和环境毒物应急等影响较大，依据营养源不同而出现比例的较大变化。因多聚糖为亲水性，蛋白质为疏水性，苯乙烯骨架的大孔树脂吸附剂对蛋白质等产生优先吸附，并在树脂表面形成凝胶层，导致后续亲水性有机吸附质难以排开疏水层，进而使得脱附较为困难，直接导致树脂的吸附速率和吸附容量不断下降。采用离子交换树脂可一定程度改善再生效果。在贫营养生物脱附环境下，微生物的溶解性代谢产物分子量呈现明显的双峰分布，大分子量的胞溶产物与小分子量的降解代谢产物共存，大分子量的微生物胞溶产物在树脂吸附剂表面形成多点吸附，在树脂表面形成凝胶层，且脱附较为困难。针对生物强化再生环境中有机物分子量双峰分布的特征，系统研究了吸附剂粒径与吸附有机物分子量之间的作用规律，发现小分子量有机物吸附以孔内吸附为主，中分子量有机物吸附以外表面吸附为主，大分子量有机物吸附以表层絮凝堆积为主，通过减小吸附剂的粒径可提高对中分子量有机物的吸附量3~10倍。该结论在企业生化处理出水的深度处理获得初步成功，有效延长离子交换树脂的更换周期。