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随着经济的快速发展,水污染问题日益严重,广泛存在于煤化工、石油化工和制药等行业排水中的酚类有机化合物毒性强、危害大。为了解决人类目前面临的资源、环境问题,迫切需要低成本、高效率、环境友好的水处理技术。绿色生物催化技术以可再生生物质资源为载体,微生物为生物催化剂,进行酚类有机化合物的降解。本文以纤维素为基质材料,合成了纤维素-壳聚糖包埋固定化微生物和纤维素-多巴胺交联固定化微生物,研究了固定化微生物降解苯酚、2-萘酚以及工业焦化水中酚类有机物的性能。利用纤维素-壳聚糖复合物包埋微生物,控制纤维素与壳聚糖质量比为1:1,菌液浓度(v/v)为16%,采用滴落法制备得到规则球形固定化微生物CE-CS-E3。CE-CS-E3降解100 mg/L的苯酚,反应96 h,苯酚降解率为97.3%;相同条件下,游离微生物对苯酚的降解率为76%。考察了温度和pH对CE-CS-E3降解苯酚性能的影响,结果表明,CE-CS-E3降解苯酚的适宜温度范围是20～40℃,适宜pH范围是5.0～10.0。CE-CS-E3处理800 mg/L高浓度的苯酚模拟水,反应96 h,苯酚降解率为86.4%。CE-CS-E3有良好的耐盐性,处理NaCl浓度为40 g/L高盐苯酚水(苯酚浓度100mg/L),反应96h,苯酚的降解率为84.8%。CE-CS-E3循环使用21次处理100 mg/L苯酚模拟水,反应7h,苯酚的降解率仍高于95%,表明CE-CS-E3具有优异的重复使用性。采用滴落法制备出颗粒均匀、机械强度良好的纤维素微球,聚多巴胺粘附将微生物固定于微球表面制得固定化微生物CE@PD-E。研究了微生物的最佳固定化条件,在5 g/L的多巴胺溶液中交联微生物24 h制备的CE@PD-E对2-萘酚的降解率最高为94.4%。CE@PD-E处理35 mg/L 2-萘酚模拟水,30℃反应144 h,2-萘酚降解率为94.4%;在相同条件下,游离微生物对2-萘酚的降解率为71.1%。考察了温度和pH对CE@PD-E降解2-萘酚性能的影响,结果表明,30℃,pH为7.0时,CE@PD-E对2-萘酚的降解率最高,与游离微生物相比,固定化微生物表现出更高的酸碱耐受性和热稳定性。利用纤维素-壳聚糖复合物制备的固定化微生物CE-CS-E3处理宁夏宁东煤化工生产基地焦化水,处理24 h,工业焦化水中苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚、间甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、间苯二酚、5-甲基间苯二酚和4-甲基邻苯二酚均能完全降解。氨氮(NH4+-N)浓度由149.3 mg/L减少到87.4 mg/L、化学需氧量(COD)由152.7 mg/L减少到65.3 mg/L,生化需氧量(BOD5)和总有机碳(TOC)以及金属离子也得到大幅度降低。CE-CS-E3处理焦化水,循环使用8次,总酚的降解率为84%,表明制备的固定化微生物CE-CS-E3经循环使用后能够有效地降解工业焦化水中的酚类有机物,这为固定化微生物催化处理煤化工生产中的焦化水提供了实验依据。