炭纤维水中固着微生物粘附机理的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页士富西于茼要炭纤维是一种高强、高模、耐高温特种纤维，以其优异的综合性能成为当今世界材料学研究的重点。同时炭纤维具有非常优异的生物亲和性，其中以炭纤维为填料的生物挂膜污水处理技术，就是利用其良好的微生物亲和性能对活性污泥进行固着挂膜，在增加活性污泥与污水的接触面积的同时，提高活性污泥消化污水中有机物的能力。本论文正是对这个新兴的关于炭材料，水环境及微生物亲和性的交叉学科的研究。本文在课题组前期的炭纤维表面生物亲和性改性研究成果的基础上，通过阳极氧化法对炭纤维进行表面改性处理，处理后生物相容性好的炭纤维，让其在活性污泥环境中挂膜粘

2、附。通过检测其挂膜过程中污泥中胞外聚合物(ExtracellularPolymericSubstances，EPS)的含量变化情况，以及EPS中的多糖和蛋白质含量的变化情况，明确了在粘附过程中蛋白质的主导作用。根据结论设计实验来更深层次的研究炭纤维与微生物的粘附机理。从活性污泥中筛选培养出来的八种菌种中选择粘附优势菌种。利用不同浓度的碘酸钠溶液、不同浓度的胰蛋白酶溶液以及浓度相同的不同糖类(葡萄糖、乳糖、L．山梨糖、D．甘露糖和D．果糖)法对炭纤维进行处理后，实施挂膜粘附实验检测挂膜效果，并采用X射线光电子能谱对表面官能团进行表征；利用高温和磷酸缓冲盐液(Pho

3、sphateBufferedSaline，PBS)缓冲液处理，不同浓度的胰蛋白酶溶液以及牛血清蛋白溶液处理细菌后进行曝气挂膜粘附实验。结果初步揭示了：EPS中多糖含量高于蛋白质，蛋白质起主要作用；粘附过程中pH值趋于稳定在8．5．8．7，微生物粘附过程适于在弱碱性环境下进行粘附；优势微生物为杆状菌；炭纤维表面微生物粘附素受体是一种糖类蛋白物质，并且是一种类乳糖蛋白的物质；微生物表面粘附素是存在于上清液中的蛋白质；随着炭纤维表面C．N键的增加而微生物粘附量下降。关键词：炭纤维表面改性；微生物亲和性；粘附机理；活性污泥固着西南交通大学硕士研究生学位论文第lf页Abs

4、tractCarbonfiberisakindofspecialfiberwhichischaracterizedbyaverygoodcombinationofoverallpropertieswithhighstrength，highmodulusandhi曲temperatureresistanceproperties．Atpresent，carbonfiberhasbecameaemphasisofmaterialresearchbecauseofitsexcellentintegrativeperformances．Atthesametime．carb

5、onfiberisexcellentinbiologicalcompatibility．ThebiologicalsewagetreatmenttechnologywhichusescarbonfiberasthebiofilmcarriermaterialismainlYusingitsgoodbiologicalcompatibilityofformingactivatedsludgebiofilm．Thecarbonfibernotonlyincreasesthecontactareabetweenwastewaterandsludge．butalSOim

6、provesthecapacityofdigestingorganiccompoundsinthewater．T}lispaperismainlyaboutcarbonmaterial，waterenvironmentandmicrobialcompatibility．TheexperimentscarriedoutwerebasedonthepreviOUSresearchresults．Inthispaper,carbonfiberwastreatedbyanodizingthesurfacemodificationmethod．Thenchosecarbo

7、nfiberswhichshowedgoodmicrobialcompatibilitytocarryoutadhesionexperimentsinthemicro．environment．ThecontentofExtracellularPolymericSubstances(EPS)inthesludgeWasmeasured，andthechangesofpolysaccharidesandproteincontentintheEPSwereinvestigatedtoidentifywhethertlleproteinorpolysaccharides

8、playsamajorr