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本文利用低强度超声波具有促进传质等特点,将超声波作为外界环境因子引入固定化细胞降解污水过程中,以阴离子表面活性剂中主要成分直链十二烷基苯磺酸钠(简称LAS)为对象,研究超声波与固定化铜绿色假单孢菌相结合对LAS的降解,探索高效降解LAS的最优参数条件,并建立了超声干预固定化细胞降解LAS的动力学模型,为超声波在固定化细胞技术上的应用提供参考。本文的主要研究内容和结果如下:1.对四种较常用的包埋法固定化铜绿色假单孢菌(AS1.860)进行了比较研究。第一种是海藻酸钠-氯化钙型, 第二种是海藻酸钠,碳酸钙-氯化钙型,第三种是常规的聚乙烯醇(PVA)硼酸法,第四种海藻酸钠-聚乙烯醇包埋法(采用了成分较复杂的聚乙烯醇硼酸加石英、铁粉和少许海藻酸钙、碳酸钙的处理方法)。结果表明:第二种方法制备的小球不但硬度和强度最好,操作简单可行,原料成分少、廉价易得,而且对LAS的降解活性较高,是最适宜的方法(见表2-3,图2.4)。2.研究各因素(包括LAS初始浓度、溶液初始pH值、通氧量以及菌体接种量等)对低强度超声波干预固定化AS1.860降解LAS的影响。超声波干预条件为:频率24kHz,功率2W,超声间歇时间与超声刺激时间分别为30s和30s,超声全程时间20min。结果表明:1)LAS浓度在116mg/L 以下时,超声波加载固定化细胞能够较好促进LAS的去除;2)溶液pH值在5～9时对LAS的去除率较稳定且去除效果较好;3)通氧量(以摇床转速计)控制在200～250 r/min较适宜;4)菌体接种量(以载体包埋量计)控制在2～4g湿菌体/100mL载体溶液较适宜(见图3.1~图3.3,表3-4)。 3.在各最适影响参数条件下(即LAS初浓度50mg/L,pH值中性,通氧200 r/min,菌体接入量2g/100mL),对超声波加载固定化铜绿色假单孢菌降解LAS的参数条件进行了优化。通过正交实验研究了超声波频率(A)、强度(B)、超声时间/间歇时间(C)和超声全程时间(D)对LAS降解的影响,结果表明:1)各因素对LAS的降解有不同的影响,其影响降解的趋势为C>D>B>A;2)超声波干预固定化细胞的最优条件:超声波频率24kHz,强度8W,超声时间/间隙时间10s/30s,超声全程时间20min。此时超声组比固定组的LAS降解率提高约14%(见表3-6,图3.5)。4. 在各最适影响参数和优化超声条件下,对固定化细胞降解LAS的动力学模型进行了推导,并对动力学模型参数进行估计,得到LAS浓度在30～100mg/L范围内,超声波干预固定化细胞降解LAS的动力学方程:-rs=4.05s/(158.21+s)。通过相关系数及F检验表明该动力学模型是相当显著的,即两个主要参数的取值是可信<WP=5>的(见表4-3,图4.2)。5. 在最适条件下,对比研究了固定化细胞和超声波干预下固定化细胞对LAS的降解。结果表明:超声波加载组比固定化组的降解率提高10%以上(见表5-4,图5.1)。