细胞表面组装纳米吸附剂强化微生物脱硫研究

微生物能够在温和条件下，脱除石油中加氢脱硫难以处理的二苯并噻吩（DBT）类化合物，具有广阔的应用前景。迄今提高微生物脱硫活性的研究集中在微生物的基因工程改造，对于DBT的传递过程关注甚少。本项目以实验室筛选的三株高活性脱硫菌(德氏假单胞菌R-8，红平红球菌LSSE 8-1和短芽孢杆菌R-6)为对象，通过在微生物细胞表面组装纳米吸附剂和磁性纳米颗粒，实现单细胞固定化；利用原子力显微镜研究细胞和纳米颗粒的相互作用；利用吸附过程，强化油相中的DBT向细胞的传递，增加生物转化的底物浓度，提高脱硫速率；通过纳米颗粒合成过程优化和表面改性，调控其在细胞表面的组装；通过纳米颗粒与微生物的相互作用的研究，优化纳米吸附剂吸附动力学与生物转化动力学的匹配。通过本项目的开展将建立单细胞固定化方法，建立纳米吸附剂吸附与生物转化过程原位耦合的柴油脱硫新工艺，并将为有机相细胞催化研究提供借鉴。

微生物能够在温和条件下，脱除石油中加氢脱硫难以处理的二苯并噻吩（DBT）类化合物，具有广阔的应用前景。迄今提高微生物脱硫活性的研究集中在微生物的基因工程改造，对于DBT的传递过程关注甚少。本项目以实验室筛选的高活性脱硫菌(德氏假单胞菌R-8和红平红球菌LSSE 8-1)为对象，通过在微生物细胞表面组装纳米吸附剂和磁性纳米颗粒，实现单细胞固定化；利用吸附过程，强化油相中的DBT向细胞的传递，增加生物转化的底物浓度，提高脱硫速率；通过纳米颗粒合成过程优化和表面改性，调控其在细胞表面的组装；通过纳米颗粒与微生物的相互作用的研究，优化纳米吸附剂吸附动力学与生物转化动力学的匹配。脱硫细胞的磁性固定化过程中细胞磁性颗粒最佳配比为501，吸附性能较好、与细胞结合较紧密的γ-Al2O3具有较高的耦合脱硫活性；将磁性细胞应用于耦合脱硫，吸附剂与纳米磁性颗粒的用量比为51时，耦合脱硫活性最高，比磁性细胞脱硫活性提高近20%。磁性耦合脱硫细胞在重复使用三次之后，活性下降低于10%。通过本项目的开展建立了单细胞固定化方法，建立了纳米吸附剂吸附与生物转化过程原位耦合的柴油脱硫新工艺，可以为有机相细胞催化研究提供借鉴。