糖廠濾泥凈化方法
摘要：為凈化糖廠濾泥，使其得到更好的資源化利用，研究pH、時(shí)間、溫度、轉(zhuǎn)速和接種量對(duì)霉菌凈化糖廠濾泥效果的影響。在單因素基礎(chǔ)之上，選取溫度、pH和接種量為自變量，耗糖量為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面優(yōu)化法優(yōu)化霉菌凈化糖廠濾泥的條件。利用Box-Behnken設(shè)計(jì)和方差分析，研究各自變量及其交互作用對(duì)耗糖量的影響，模擬得到二次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)模型。
結(jié)果表明，溫度30℃，pH為8，接種量為6%為最佳優(yōu)化條件，在此條件下，耗糖量的實(shí)際值為1040mg/20g濾泥，理論值為1061.39mg/20g濾泥，兩者的相對(duì)誤差為1.97%。二次響應(yīng)曲面方差分析結(jié)果表明，回歸模型達(dá)到顯著性水平，在研究區(qū)域內(nèi)擬合較好，模型的精密度、可信度和精確度均在可行范圍內(nèi)。說(shuō)明響應(yīng)面法優(yōu)化霉菌凈化糖廠濾泥的條件切實(shí)可行。
濾泥是糖廠的大宗廢物，堆積如山，易造成嚴(yán)重的粉塵污染和環(huán)境惡化。若不進(jìn)行綜合處理而直接排入江河，必然會(huì)引起水體生物需氧量過(guò)大、懸浮物負(fù)荷大幅度增加等問(wèn)題，導(dǎo)致水體污染甚至河道淤塞，加劇洪水災(zāi)害。濾泥中含有有機(jī)物質(zhì)，極易發(fā)霉、發(fā)臭，甚至污染空氣。干濾泥中的碳酸鈣含量可達(dá)80%，且濾泥中碳酸鈣粒度較細(xì)，可以省去開(kāi)采、破碎等各項(xiàng)費(fèi)用，所以濾泥中的碳酸鈣若能得到充分利用，將會(huì)大大降低制品成本使濾泥變廢為寶。但濾泥中含有一定比例的有機(jī)物，不能直接對(duì)其利用。因此，研究如何凈化糖廠濾泥意義重大。
霉菌的生命力頑強(qiáng)，生命周期一般分為芽孢的產(chǎn)生、萌芽期、菌絲長(zhǎng)成期和繁殖期4個(gè)階段。霉菌的芽孢壁厚且致密，具有極強(qiáng)的抗逆性，在極其不利的環(huán)境中仍能存活，因此，利用霉菌凈化糖廠濾泥具有可行性。
本實(shí)驗(yàn)利用已篩選出的2株未知霉菌凈化糖廠濾泥，應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)其凈化條件進(jìn)行優(yōu)化，用響應(yīng)面法凈化糖廠濾泥的方法還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。
Box-Behnken設(shè)計(jì)是一種最常用的尋找多因素系統(tǒng)中優(yōu)化條件的響應(yīng)面法，旨在提高霉菌對(duì)糖廠濾泥的凈化效果。并為甜菜糖廠濾泥的資源化利用提供依據(jù)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)材料
1.1.1濾泥樣品
取自內(nèi)蒙赤峰市林西嶺山糖業(yè)有限責(zé)任公司。
1.1.2供試菌種I和II
從供試濾泥中篩選而得。
1.1.3培養(yǎng)基
取20g絕干的供試濾泥，加入30ml水混合均勻，放入100ml三角瓶中。
1.1.4主要儀器和試劑
UV-2000型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：龍尼柯（上海）儀器有限公司；微量凱氏定氮儀：上海分析儀器廠；電熱鼓風(fēng)干燥箱2上海一恒科學(xué)儀器有限公司；JAPAN日立180-80塞曼原子吸收光譜儀：日本日立公司；血球計(jì)數(shù)板2上海安信光學(xué)儀器制造有限公司；分子篩：上海恒業(yè)集團(tuán)。
濃硫酸、苯酚、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、2%硼酸、氫氧化鈉、0.1%甲基紅乙醇溶液、0.1%溴甲酚綠乙醇溶液：均為分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1總糖含量的測(cè)定
采用苯酚硫酸法測(cè)定糖廠濾泥中的總糖含量。
1.2.2總氮含量的測(cè)定
采用凱氏定氮法和考馬斯亮藍(lán)法測(cè)糖廠濾泥中的總氮含量。
1.2.3金屬元素的測(cè)定
采用原子吸收光譜法測(cè)濾泥中的金屬元素。
1.2.42種供試菌復(fù)合比例的選擇
由于濾泥成分復(fù)雜，單一菌體對(duì)濾泥的凈化不能達(dá)到很好的效果，所以對(duì)兩種菌進(jìn)行復(fù)合使用。通過(guò)對(duì)大量預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，確定供試菌種的復(fù)合比例范圍，同時(shí)考慮到實(shí)際操作的可行性，并降低實(shí)驗(yàn)誤差。本實(shí)驗(yàn)考慮菌I和II菌，的復(fù)合比例為1:4、2:3、1:1、3:2、4:1。
1.2.5單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在其他條件不變的條件下，分別從培養(yǎng)基的PH、搖床轉(zhuǎn)速、菌體接種量、溫度等進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，然后用分子篩將菌體盡量過(guò)濾掉，再以20g濾泥中菌體的耗糖量和耗蛋白量為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，選出對(duì)凈化效果影響較顯著的實(shí)驗(yàn)因素。
1.2.6響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，以溫度（X1）、PH（X2）與接種量（X3）為考察因素，以耗糖量作為響應(yīng)值（Y），進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定霉菌凈化糖廠濾泥的最佳條件。因素及水平見(jiàn)表1。
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