酶解法制备土霉素菌渣吸附剂的研究

针对土霉素菌渣存在危险处置及不合理利用等问题,采用酶解法制备了土霉素菌渣吸附剂,以实现菌渣的资源化利用。采用高温高压蒸汽预处理菌渣,破坏菌丝体细胞壁和细胞膜结构;采用风味蛋白酶对菌丝体进行酶解处理,使菌丝体中的蛋白质、多肽等成分水解溶出,保留细胞多糖框架结构用作吸附剂的制备。结果表明,菌渣经酶解处理后菌丝分支变短、透光率提高;主要官能团没有发生改变;制备的菌渣吸附剂对亚甲基蓝的吸附率达到78.29%,比原菌渣的吸附量提高了1.44倍,达到了传统吸附剂活性炭的91.14%。

多级厌氧系统对土霉素菌渣无害化处理的中试研究

目的研究多级厌氧系统对土霉素菌渣的减量化和无害化处理的水平以及沼泥对沙化土壤和紫花苜蓿的改良促进作用。方法以化学需氧量(COD)为减量化验证参数,土霉素含量为无害化验证参数,通过检测处理前后COD和土霉素的变化考察多级厌氧系统的降解效率。以土壤养分和植物萌芽率及株高为资源化验证参数,以土壤中土霉素抗性基因含量为无害化验证参数,通过检测施加沼泥前后各参数的变化考察沼泥的资源化和无害化利用。结果经3个周期的多级厌氧系统处理,土霉素菌渣中COD降解率达到87.58%,土霉素含量降解率达到99.44%;施加沼泥至沙化土壤后,有机质含量增加1645.74%,全氮含量增加3654.39%,全磷含量增加29.17%,全钾含量增加31.08%,紫花苜蓿株高提高166.16%,土壤中抗性基因intⅠ1、tetC和tetW含量下降,抗性基因tetM含量无明显变化,抗性基因tetQ含量显著上升。结论多级厌氧系统能够实现土霉素菌渣的减量化和无害化处理,沼泥具有改良沙化土壤养分和促进植物生长的效果,对部分抗性基因有促降解作用,但仍需关注抗性基因tetQ的变化。

改性生物炭强化土霉素菌渣厌氧消化研究

为探讨生物炭对厌氧消化的强化作用影响,该研究以土霉素菌渣为底物进行厌氧消化,采用外源添加生物炭解决传统厌氧消化效率低、稳定性弱等问题,通过系统产气量、稳定性及微生物群落变化来说明生物炭和零价铁改性生物炭的强化效果。结果表明:单独加入生物炭与纳米零价铁改性生物炭均可降低体系内的氨氮浓度,促进VFAs的转化与消耗,提高系统的稳定性;产气效率分别提高20.74%和15.49%,达到115.20 mL/g以上。此外生物炭对残留土霉素的去除也有一定的强化作用,与对照组相比其去除效率分别提高2.37%和4.82%,最终体系残留土霉素含量降到10 mg/L以下;加入生物炭零价铁后,产酸菌和产甲烷古菌在门水平丰度有不同程度的增加,从而加强厌氧消化产甲烷的过程。

高温制备土霉素菌渣生物炭对铀尾矿库渗排水中铀的吸附效果与机理

以土霉素菌渣(oxytetracycline fermentation residue,OFR)为原料,在300~900℃(间隔100℃)条件下制备生物炭,研究高温(800~900℃)制备OFR生物炭对废水中铀的吸附效果与机理。结果表明:对于不同温度下制备的生物炭,随着温度的升高,OFR生物炭表面功能基团逐渐减少,Ca晶体形态由CaC2O4(300~400℃)转变为CaCO3(500~700℃)、CaO(800~900℃),而这也导致了吸附效果的变化。当制备温度升至800~900℃时,OFR生物炭10 min吸附即可对南方某铀尾矿库渗排水中的铀达到98%以上去除率,且高温制备的OFR生物炭在较宽的pH范围(4.0~9.0)与铀初始浓度(0.8~3.0 mg/L)下,均能稳定达到大于98%的去除率,处理后上清液中铀浓度远低于铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定的排放标准。因此,高温制备OFR生物炭在铀尾矿库渗排水原位处理方面,展示了较好的应用前景。

土霉素菌渣的热解特性及动力学研究

采用热重分析仪对土霉素菌渣在氮气气氛下的热解特性进行实验研究，考查不同升温速率下土霉素菌渣的热重（TG）曲线和微分热重（DTG）曲线的变化规律。采用Coats—Redfem积分法对实验数据进行回归拟合，求出反应动力学活化能（E）和频率因子（A），并确定土霉素菌渣热解机理方程。结果表明：土霉素菌渣的有机物主要热解阶段为220～800℃；升温速率对菌渣热解影响不明显，随着升温速率的增大，试样的TG和DTG曲线向高温区移动，活化能E和频率因子A逐渐减小。

热解温度对土霉素菌渣焦炭化学性质的影响

研究了热解温度对土霉素菌渣化学性质的影响.采用电子自旋共振(ESR)波谱、X射线光电子能谱(XPS)和碳-13核磁共振(13C NMR)波谱分析了土霉素菌渣及热解焦碳中自由基、碳官能团的变化.结果表明,土霉素菌渣中含有大量自由基,自由基浓度随热解温度的升高显著变化.热解温度为320℃时,焦碳中自由基浓度最高,为1.239×10^(19)spins/g.热解过程中,随着挥发分分解析出、缩聚反应加剧,土霉素菌渣及其热解焦碳中的自由基由含氧自由基、烃基自由基、含氮自由基向芳香碳自由基转化.土霉素菌渣的碳结构在热解中发生明显改变,甲氧基CH_3—O—、脂肪族C—C键、脂肪族C—O键以及羰基(C=O)基团断键,产生大量的芳香族C—C键、芳香族C—O键.热解温度为600℃时,焦碳中芳香族碳官能团(芳香族C—H、C—C、C—O键)的比例达到94.14%.

碳酸钾化学活化法制备土霉素菌渣活性炭研究

为了解决制药行业土霉素菌渣处置的难题,该文以土霉素菌渣为原材料,K2CO3为活化剂,采用化学活化法制备土霉素菌渣活性炭。通过电镜扫描和氮气吸附对较佳条件下制备的活性炭特性进行了表征。实验得出制备土霉素菌渣活性炭的较佳工艺条件为:活化温度800℃,活化时间3 h,活化比1∶3。该活性炭的苯酚吸附值为215 mg/g,比表面积达1 593.09 m2/g,亚甲基蓝吸附值为117 mg/g。该活性炭孔结构丰富,主要以微孔为主,平均孔径为1.09 nm,微孔孔容为0.54 cm3/g,中孔孔容为0.27 cm3/g。

微波-碱预处理对土霉素菌渣减量化效果研究

为了对土霉素菌渣进行减量化处理,采用微波-碱联合作用的方法,通过正交试验和单因素试验,考察了NaOH投加量、微波功率和含水率对悬浮固体(SS)去除率的影响。试验结果表明,最佳反应条件为NaOH投加量0.09g/g(质量分数),微波功率700 W和含水率96%,这时SS去除率达56%以上。通过扫描电镜对溶胞效果进行分析可知,该研究的土霉素菌渣减量化效果较好,可为抗生素菌渣减量化提供技术参考。

酸/热联合法对土霉素菌渣中蛋白质溶出效果的影响

为提高土霉素菌渣中蛋白质溶出效率,采用酸/热联合法对土霉素菌渣进行溶胞试验。采用正交试验和单因素试验确定酸/热联合法提取土霉素菌渣蛋白质的最佳工艺条件。结果表明:土霉素菌渣中蛋白质溶出的各因素影响程度依次为含水率、pH、反应温度、反应时间;在含水率为96%、pH为1.0、反应温度为120℃和反应时间为4 h时,蛋白质最高溶出率达到29.96%,溶出浓度达到4 784.2 mg/L。

碱/超声对土霉素菌渣溶胞效果的影响

为提高土霉素菌渣溶破胞效果,利用碱/超声联合方法对土霉素菌渣进行溶胞处理。通过菌渣SCOD、COD溶出率、细胞形态和厌氧沼气产量的变化,考察了碱/超声协同作用对菌渣溶胞效果的影响。研究结果表明,碱/超声协同处理作用溶胞效果明显,对菌渣COD溶出率影响最大的因素是超声声能密度。碱/超声最佳处理条件为:声能密度2.4 W/m L、Na OH投加量0.08 g/g TS、反应时间120 min,此时,SCOD浓度从607.11 mg/L升高到15 265.90 mg/L,COD溶出率达到70.24%,且处理后残渣BMP试验沼气累积产量提升明显。

SPE-HPLC测定土霉素菌渣中土霉素的残留效价

使用固相萃取－高效液相色谱法检测土霉素菌渣中土霉素的残留效价，样品用甲醇／冰乙酸／0．5mol／L NaCl（V／V／V＝5／4／2）提取，经Waters Sep－Pak C18固相萃取柱净化，用高效液相色谱仪进行检测．色谱柱为C18柱，流动相为乙腈：0．02 mol／L磷酸二氢钠缓冲溶液（ pH＝2．5，1 L溶液含0．48gNa2EDTA）25∶75（V∶V），检测波长为354 nm，流速为1．0 mL／min，进样量为10μL，柱温为30＆#176;C．结果表明，土霉素的方法检出限为0．032 mg／L，在不同加标量（1、2、5 mg／kg）下，回收率可达89．2％～97．4％，相对标准偏差为1．6％～2．4％（n＝6），标准曲线的线性关系良好．该方法操作方便，灵敏度高且检测成本较低，可广泛用于土霉素菌渣的检测，并且为土霉素菌渣资源化提供基础数据．

土霉素菌渣降解菌的筛选及应用条件优化

从土霉素生产菌渣中筛选出两株耐土霉素的霉菌M-1、M-2,对两株菌的酸、碱及土霉素的耐受性进行了研究,并以土霉素生产菌渣作为主要培养基成分,对其培养条件进行优化,同时考察两种菌株的产蛋白酶能力以及对土霉素生产菌渣活性成分的转化能力。结果表明:两种菌株在pH 3~7的培养基中均生长良好,其中霉菌M-1的耐酸性优于菌株M-2;1800 u/mL以下的土霉素浓度对两种菌株的生长没有产生明显的抑制作用;以5%菌渣悬浮液为培养基对菌株进行培养时,两种菌株均表现出较好的产蛋白酶特性,菌株M-1在最优培养条件下其产蛋白酶活力达到99.33 u/mL,菌株M-2达到44.41 u/mL;经菌株M-1发酵处理的菌渣蛋白质转化率达到12.79%,菌株M-2的蛋白质转化率也达到了3.65%;菌株M-1和M-2的最优菌渣转化条件分别为40 mL/250 mL装液量,菌渣添加量为10%,5%接种量,pH值6.0,30℃,摇床转数160 r/min培养168 h;100 mL/250 mL装液量,菌渣添加量为5%,接种量为9%,pH值6.5,30℃,摇床转数160 r/min,培养144 h。

土霉素菌渣活性炭对亚甲基蓝吸附的研究

[目的]研究土霉素菌渣活性炭对亚甲基蓝的吸附。[方法]以土霉素菌渣活性炭为吸附剂,研究了p H、吸附温度及转速对土霉素菌渣活性炭吸附亚甲基蓝效果的影响,并采用准一级方程和准二级方程模型对反应动力学数据进行拟合。[结果]随着p H的增大,吸附量增大;吸附温度为35℃时吸附量最大;转速为150 r/min时吸附量最大;准二级反应动力学模型能够较好地描述土霉素菌渣活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学数据。[结论]该研究可为土霉素菌渣活性炭吸附亚甲基蓝废水的科学研究和合理利用提供科学依据。

分散固相萃取/高效液相色谱法测定土霉素菌渣中土霉素的残留量

文章拟建立一种从土霉素菌渣中提取并检测土霉素残留量的高效液相色谱法。用甲醇和冰乙酸作为提取剂提取样品,用分散固相萃取的方法净化样品,净化药剂为石墨化碳黑（GCB）和C18。通过加标回收实验,用高效液相色谱仪检测样品中土霉素含量。选用的色谱柱为PLRP-S,流动相为甲醇和0.05 mol/L草酸,两者比例为35：65（V：V）。检测波长为355 nm,柱温30℃。经检测,土霉素在0.1~2 000 mg/L范围内线性相关系数大于0.999,线性良好。1.0,4.0及8.0mg/g 3个加标水平的土霉素平均回收率范围是80.85%~109.59%,相对标准偏差（RSD）为2.45%~6.38%。土霉素菌渣中土霉素残留量平均为4.741 mg/g。实验表明,该方法具有简单、方便、快速、准确性强、灵敏度高的特点,可以应用于土霉素的分析检测。

高压均质/碱协同强化土霉素菌渣溶胞效果研究

为了提高菌渣厌氧消化性能,采用碱解法、高压均质法、碱/高压均质法及高压均质/碱等4种方法对土霉素菌渣进行处理,通过考察菌渣细胞形态和COD溶出率,研究适宜土霉素菌渣溶胞处理的方法及其运行条件,并通过生化产甲烷潜力(BMP)试验考察菌渣可生化性的变化。结果表明:处理后菌渣细胞结构均被破坏;联合作用时,高压均质和碱2种方法之间存在协同效应,且高压均质/碱法效果最好;高压均质/碱协同作用时,碱投加量对菌渣溶胞效果影响最大,其次是高压均质压力和高压均质次数。最佳处理条件为Na OH投加量0.09 g/g TS,高压均质压力120 MPa,高压均质次数3次,此时,菌渣COD溶出率达到75.03%。BMP试验结果显示,处理后土霉素菌渣的厌氧产甲烷能力较原菌渣提高了3.26倍。

电子束辐照对土霉素菌渣理化性质的影响

应用电子束辐照技术处理土霉素菌渣,利用液相色谱质谱仪(LC-MS)、气相色谱质谱仪(GC-MS)、电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、傅里叶红外光谱等分析技术对辐照前、后菌渣中土霉素及其理化特性进行分析,探讨土霉素菌渣辐照前、后理化性质变化。结果表明:电子束辐照技术能有效降解菌渣中残留的土霉素,200 kGy吸收剂量时土霉素去除率达到76.33%;菌渣中主要官能团为C=C和O—H,随吸收剂量增加,吸收峰强度先升高后降低;辐照后菌渣的pH有降低趋势、卤素离子浓度升高、氰化物完全降解、金属离子浓度变化较小,主要是由于有机物与电子束辐照产生的·OH、e_(aq)^(-)、·H等活性粒子反应所致,各种因子均低于我国现行危险废物鉴别标准中的限值要求。该研究结果可为抗生素菌渣的处理和资源化利用提供理论依据。

用土霉素菌渣制取的菌体单细胞蛋白饲料

据专家测算,到2000年我国饲料蛋白质缺口为1190万吨,相当于油渣(饼)类3216万吨或谷物1.7亿吨。如何解决饲料不足,尤其是解决蛋白质饲料缺乏的问题是我国畜牧业发展中的一项具有战略意义的研究课题。随着我国工业的迅猛发展,工业性废水废渣的排放量极为可观,如以医药工业中的土霉素生产为例:据不完全统计,全国现有土霉素生产厂39个,每日均有大量的菌渣排出,仅新疆等制药厂,年产土霉素菌渣(干)近千吨,这些菌渣有的污染环境,有的被农民做了肥料。近年来,中国科学院新疆分院李惠明等同志研究土霉素菌渣加工工艺。经加工处理后的菌渣,消除了杂菌,改变了物理性状。

土霉素菌渣热解技术

相关研究表明抗生素菌渣认定为是危险废物,应按照危险废物的标准进行处理。但因其产生数量比较大,同时含水率也比较高,处理需要的费用多,具有处理资质的单位能力有限,以上现状也就使得菌渣处理问题日益突出,如何对菌渣进行有效处理以及资源化利用是当前急需解决的问题。基于以上,本文首先对土霉素菌渣、热解技术进行概述,然后分析土霉素菌渣热解理化特性及其热解成分,以此为我司研发菌渣处理装置进行的应用实验提供理论支持。

复合菌剂对土霉素菌渣好氧堆肥腐熟及微生物群落结构影响

针对抗生素菌渣中抗生素残留难处理的问题,采用好氧堆肥法将其制成有机肥料,以实现其无害化处理及资源化利用。通过将复合菌剂添加到好氧堆肥体系中,研究其对堆体理化性质、肥效、毒性和微生物群落的影响。结果表明,添加复合菌剂最高温度可达70.55℃,比对照组高温期延长了5 d,减少了氮源流失,有机质降解率提高了5.56%,土霉素降解率高达98.86%,使堆肥产品达到安全水平。此外,复合菌剂提高了堆肥中放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度,与堆体升温正相关的嗜热菌属(Thermophilic bacteria genera)丰度显著增加(P<0.01),而致病细菌相对丰度下降。细菌群落相关性分析结果表明,接种菌剂既增加了微生物活性,降低了细菌群落的复杂度,又为优化建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础。本研究可为抗生素降解菌渣在堆肥中的应用提供参考。

体系含固率对土霉素菌渣厌氧消化的影响

针对抗生素菌渣危害性大、处理处置困难等的问题,采用厌氧消化技术可在降低污染物的同时产生清洁能源,是实现抗生素菌渣减量化、资源化和无害化处理的重要途径。含固率(TS)是厌氧消化的重要影响因素之一,通过改变体系的含固率,研究其对土霉素菌渣厌氧消化系统的影响。结果表明,系统内氨氮、挥发性脂肪酸(VFAs)均随TS的增加而增加,当氨氮浓度大于2000 mg·L^(-1)、VFAs大于4000 mg·L^(-1)时,会对系统产生明显的抑制作用。系统稳定性能、产气效率以及有机物去除效率均随TS的增加而降低。TS为4%的反应组在各方面均优于其他组,且其中残留的土霉素去除效率最高,可基本实现菌渣的无害化处理。对体系内优势微生物群落进行分析发现,产甲烷菌的优势菌群以Methanosarcinaceae和Methanosaetaceae为主,可知,土霉素菌渣的厌氧发酵以乙酸型发酵为主。本研究结果可为厌氧消化技术在抗生素菌渣处理处置中的应用提供理论参考。