Thạc Sĩ Khảo sát xử lý 1-naphthol bằng humin và bacillus subtilis

TÓM TẮT

1-Naphthol là sản phẩm phân huỷ chính của thuốc trừ sâu carbaryl. 1-Naphthol cũng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. 1-Naphthol rất độc hại đối với vi khuẩn, động vật thân mềm, côn trùng, động vật không xương sống, cá biển và con người. Xử lý nước thải có chứa 1-naphthol là vấn đề hết sức cấp thiết.
Mục tiêu của đề tài là đánh giá khả năng phân huỷ 1-naphthol trong dung dịch nước bằng vi sinh cố định trên humin. Khả năng tái sử dụng chế phẩm vi sinh cố định trên humin và khả năng tái sử dụng humin để tạo chế phẩm cố định mới cũng được khảo sát. Mức độ phân huỷ 1-naphthol được xác định bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
Điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý 1-naphthol bằng vi sinh cố định trên humin: humin 0.05g, dịch sinh khối 10 ml, 1-naphthol 100 ppm, pH 6.5. Hiệu suất xử lý 1-naphthol 100 ppm bằng vi sinh cố định trên humin đạt 99.4% ở ngày thứ 2. Hiệu suất sau 14 lần xử lý liên tục 1-naphthol 100 ppm đạt 72%. Những kết quả này chỉ ra rằng vi sinh cố định trên humin là phương pháp xử lý hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trường để loại bỏ 1-naphthol khỏi nước thải.

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i
DANH MỤC HÌNH . ii
DANH MỤC BẢNG iv
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 4
1.1 THAN BÙN VÀ HUMIN 4
1.1.1 Than bùn 4
1.1.2 Humin 6
1.1.3 Một số phương pháp xử lý humin thô . 8
1.1.3.1 Phương pháp base (phương pháp kiềm chảy) 8
1.1.3.2 Phương pháp acid . 8
1.1.3.3 Ứng dụng của humin 9
1.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC . 10
1.2.1 Giới thiệu . 10
1.2.2 Quá trình sinh hoá trong xử lý nước thải . 10
1.2.3 Sự sinh trưởng của vi sinh vật . 11
1.2.4 Kỹ thuật cố định tế bào vi sinh vật 12
1.2.4.1 Kỹ thuật cố định tế bào trên chất mang rắn 13
1.2.4.2 Kỹ thuật nhốt tế bào trong cấu trúc gel 14
1.2.4.3 Kỹ thuật kết bông tế bào . 15
1.2.4.4 Yêu cầu đối với chất cố định 15
1.2.5 Giới thiệu về Bacillus subtilis . 15
1.2.5.1 Đặc điểm hình thái . 16
1.2.5.2 Đặc tính sinh trưởng . 16
1.2.5.3 Ứng dụng của Bacillus subtilis . 17
1.3 TỔNG QUAN VỀ 1-NAPHTHOL 18
1.3.1 Giới thiệu về 1-naphthol 18
1.3.2 Tính chất vật lý 18
1.3.3 Tính chất hóa học 19
1.3.4 Độc tính . 19
1.3.5 Nguồn phát sinh 1-naphthol 20
1.4 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ 1-NAPHTHOL . 20
1.5 PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ PHÂN TÍCH . 22
1.5.1 Phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) . 22
1.5.1.1 Phân loại sắc ký 22
1.5.1.2 Hệ thống thiết bị HPLC 24
1.5.1.3 Ứng dụng của phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao . 24
1.5.2 Phương pháp phân tích quang phổ hấp thu UV-VIS (phổ kích thích electron) . 26
1.5.2.1 Nguyên tắc 26
1.5.2.2 Máy đo phổ hấp thu UV-VIS và nguyên lý hoạt động 26
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM . 28
2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 28
2.1.1 Giống vi sinh vật . 28
2.1.2 Nguyên liệu . 28
2.1.3 Hoá chất . 28
2.1.4 Môi trường dinh dưỡng nuôi cấy vi sinh . 28
2.1.4.1 Môi trường nhân giống (MT1) [1] . 28
2.1.4.2 Môi trường xử lý (MT2) [1] . 29
2.1.4.3 Môi trường cấy chuyền và trải đĩa . 29
2.2 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM . 30
2.2.1 Thí nghiệm 1: Phân lập humin và khảo sát mẫu humin 31
2.2.1.1 Phân lập humin . 31
2.2.1.2 Phổ IR của humin . 32
2.2.1.3 Cấu trúc bề mặt của humin . 32
2.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát phổ hấp thu UV-VIS của 1-naphthol 32
2.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sắc ký đồ HPLC của dung dịch 1-naphthol và các yếu tố ảnh hưởng . 32
2.2.3.1 Thí nghiệm 3a: Khảo sát sắc ký đồ HPLC của dung dịch 1-naphthol . 33
2.2.3.2 Thí nghiệm 3b: Khảo sát ảnh hưởng của các loại nước lọc dùng để pha loãng dung dịch 1-naphthol dùng trong phân tích định lượng HPLC . 33
2.2.3.3 Thí nghiệm 3c: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sắc ký đồ HPLC của 1-naphthol 33
2.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát quá trình tăng sinh khối theo thời gian của chủng Bacillus subtilis . 34
2.2.4.1 Cấy giống và bảo quản giống . 34
2.2.4.2 Giai đoạn nhân giống . 34
2.2.4.3 Khảo sát quá trình tăng sinh khối theo thời gian của chủng Bacillus subtilis 34
2.2.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát khả năng xử lý 1-naphthol của các phương pháp khác nhau 35
2.2.5.1 Tạo chế phẩm vi sinh cố định trên humin 35
2.2.5.2 So sánh khả năng xử lý 1-naphthol bằng vi sinh cố định trên humin với các phương pháp khác . 36
2.2.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý 1-naphthol bằng chế phẩm vi sinh cố định trên humin . 37
2.2.6.1 Thí nghiệm 6a: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng humin sử dụng trong giai đoạn tạo chế phẩm vi sinh cố định đến khả năng xử lý 1-naphthol . 37
2.2.6.2 Thí nghiệm 6b: Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng xử lý 1-naphthol bằng chế phẩm vi sinh cố định trên humin 38
2.2.6.3 Thí nghiệm 6c: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ 1-naphthol ban đầu đến khả năng xử lý 1-naphthol bằng chế phẩm vi sinh cố định trên humin 39
2.2.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát khả năng thích nghi của vi sinh cố định trên humin đối với dung dịch 1-naphthol nồng độ cao . 39
2.2.8 Thí nghiệm 8: Khảo sát khả năng tái sử dụng chế phẩm vi sinh cố định trên humin 40
2.2.9 Thí nghiệm 9: Khảo sát khả năng tái sử dụng humin để tạo chế phẩm cố định mới . 40
2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 41
2.3.1 Xác định mật độ tế bào 41
2.3.2 Phân tích định lượng 1-naphthol . 41
2.3.3 Tính toán hiệu suất xử lý 1-naphthol . 41
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN . 42
3.1 PHÂN LẬP HUMIN VÀ KHẢO SÁT MẪU HUMIN . 42
3.1.1 Phân lập humin 42
3.1.2 Phổ IR của humin 42
3.1.3 Cấu trúc bề mặt của humin 43
3.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2: PHỔ UV-VIS CỦA 1-NAPHTHOL . 43
3.3 KHẢO SÁT SẮC KÝ ĐỒ HPLC CỦA 1-NAPHTHOL VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 44
3.3.1 Kết quả thí nghiệm 3a: Sắc ký đồ của dung dịch chuẩn 1-naphthol và đường chuẩn của dung dịch 1-naphthol 44
3.3.2 Kết quả thí nghiệm 3b: Khảo sát ảnh hưởng của các loại nước lọc lên sắc ký đồ của 1-naphthol . 46
3.3.3 Kết quả thí nghiệm 3c: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sắc ký đồ của dung dịch 1-naphthol . 48
3.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4: KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TĂNG SINH KHỐI THEO THỜI GIAN CỦA CHỦNG BACILLUS SUBTILIS 49
3.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 5: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ 1-NAPHTHOL BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU . 52
3.6 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ 1-NAPHTHOL BẰNG CHẾ PHẨM VI SINH CỐ ĐỊNH TRÊN HUMIN 54
3.6.1 Kết quả thí nghiệm 6a: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng humin trong quá trình tạo chế phẩm vi sinh cố định đến khả năng xử lý 1-naphthol
. 54
3.6.2 Kết quả thí nghiệm 6b: Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng xử lý 1-naphthol bằng chế phẩm vi sinh cố định trên humin . 57
3.6.3 Kết quả thí nghiệm 6c: Ảnh hưởng của nồng độ 1-naphthol ban đầu đến khả năng xử lý của chế phẩm vi sinh cố định trên humin . 60
3.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 7: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG THÍCH NGHI CỦA CHẾ PHẨM VI SINH CỐ ĐỊNH TRÊN HUMIN ĐỐI VỚI 1-NAPHTHOL 64
3.8 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 8: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH CỐ ĐỊNH TRÊN HUMIN . 66
3.9 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 9: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG HUMIN ĐỂ TẠO CHẾ PHẨM CỐ ĐỊNH MỚI . 68
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 70
4.1 KẾT LUẬN 70
4.2 KIẾN NGHỊ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
PHỤ LỤC . 77