（环境工程专业论文）染料的生物污泥吸附及胞外聚合物（eps）的作用.pdf

【复旦大学硕士毕业论文】染料的生物污泥吸附及胞外聚合物f e p s ) 的作用 染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e p s ) 的作用 摘要 由于染料的难降解性和其色度污染 废水之一。生物污泥吸附具有来源广泛 附已成为研究的热点。 染料废水日趋成为对环境污染最严重的 成本低的特点，目前染料的生物污泥吸 本文通过对比研究了四种生物污泥f 包括活性污泥、厌氧污泥、干活性污泥、 干厌氧污泥) 分别对四种染料( 阳离子型染料；阳离子嫩黄x 4 g l 、亚甲基兰和阴 离子型染料：酸性湖蓝a 、活性艳红x 3 b ) 的吸附，探明了四种生物污泥吸附容 量分别与四种染料平衡浓度之间的等温吸附平衡关系，深入讨论了胞外聚合物 ( e p s ) 以及外层溶解性胞外聚合物( s o l u b l ee p s ，s e p s ) 和内层固着性胞外聚 合物( b o u n de p s ，b e p s ) 在此过程中所起的作用。考察了温度、离子强度对生物 污泥吸附酸性湖蓝a 的影响，并对生物吸附的热力学进行了分析。同时还研究 了提取出来的e p s 对染料的吸附，以揭示e p s 对染料吸附的规律。研究结果对 染料废水的处理以及深入了解废水生物处理过程中染料的去除机理、e p s 的作用 等具有重要意义。 生物污泥吸附不同的染料的对比研究表明：四种污泥吸附容量与四种染料平 衡浓度之间均符合f r e u n d l i c h 或l a n g m u i r 等温式( r 2 ：0 9 0 6 0 9 9 5 ) ，但都不符 合b e t 等温式( r 2 ：0 0 1 2 0 8 6 3 ) 。四种染料的生物污泥吸附可能是单分子层吸 附，而不是多分子层吸附。四种生物污泥对阳离子型染料阳离子嫩黄x 4 g l 、 亚甲基兰的吸附性能优于阴离子型染料酸性湖蓝a 、活性艳红x 3 b 的吸附性能。 活性污泥对阳离子嫩黄x 4 g l 和亚甲基兰的最大吸附量最高，都高达5 2 6 m g g s s ；干活性污泥对酸性湖蓝a 的最大吸附量最低，仅为2 0m g g s s 。 酸性湖蓝a 的生物污泥吸附中，活性污泥e p s 和厌氧污泥e p s 的吸附量占 整个活性污泥和厌氧污泥吸附量的比例均较高，分别高达7 0 5 ，7 7 1 。阳离 子嫩黄x 4 g l 的吸附中，活性污泥e p s 和厌氧污泥e p s 的吸附量占整个活性污 泥和厌氧污泥吸附量的比例分别为1 3 6 ，2 5 1 。而亚甲基兰的吸附中，= 者 分别为3 1 7 ，1 4 6 。 活性污泥、厌氧污泥分别吸附阳离子嫩黄x 4 g l 、亚甲基兰、酸性湖蓝a 的过程中，b e p s 所起作用均比s e p s 大，但除了活性污泥对酸性湖蓝a 的吸附。 活性污泥e p s 吸附酸性湖蓝a 中，s e p s 平均相对吸附量是b e p s 的1 4 倍。厌 氧污泥e p s 对阳离子嫩黄x _ 4 g l 、亚甲基兰、酸性湖蓝a 的吸附和活性污泥e p s 对阳离子嫩黄x 4 g l 、亚甲基兰的吸附中，b e p s 均大于s e p s 的相对吸附量， 分别为2 2 ，4 4 ，3 0 ，2 5 8 ，2 5 6 倍。 【复且大学硕| 毕业论文】 染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e v s ) 的怍用 对于绝对吸附量，染料的生物污泥吸附中，活性污泥e p s 对三种染料的平 均绝对吸附量均小于厌氧污泥e p s 的平均绝对吸附量。厌氧污泥e p s 吸附酸性 湖蓝a 的平均吸附量最大，为4 2 6m g g e p s ，而活性污泥e p s 吸附酸性湖蓝a 的平均吸附量最小，仅为9 4m g g e p s 。无论活性污泥、厌氧污泥，b e p s 的平 均绝对吸附量比对应的s e p s 的平均绝对吸附量小得多。活性污泥b e p s 的平均 绝对吸附量是其s e p s 的平均吸附量的1 2 0 ，而厌氧污泥为1 8 。 染料酸性湖蓝a 生物污泥吸附的热力学分析结果显示，四种污泥对染料酸 性湖蓝a 的吸附标准自由能变g o 在4 8 4 7k j m 0 1 3 8 0 8k j m o l 之间，吸附标 准吸附焓变d 尹均小于0 ，且l d 印1 b a s i cv i o l e t3 b a s i cr e d2 9 b a s i cy e l l o w2 4 b a s i c r e d5 4 b a s i cb l u e3 。他们发现吸附容量与染料的结构和组分有很大的关系。在 含有蒽醌组分的染料b a s i cr e d2 9 ，b a s i cy e l l o w2 4 ，b a s i cr e d5 4 的生物污泥吸 附中，吸附容量与分子量成正比1 8 】。 范越阳和成晓亮研究了酸改性厌氧好氧混合污泥对酸性湖蓝a 、活性艳红 x 3 b 、活性黑k n - b 、活性嫩黄x 6 g 的吸附，发现四种染料吸附容量大小顺序 为蓝。黄 红 黑。他们认为吸附是由于活性污泥表面组分蛋白质在部分水解条件 下产生多肽或氨基酸中的氨基，与染料结构中磺酸组分靠离子键和范德华力相结 合的结果。出现四种染料吸附顺序与染料分子中的配位基有关，酸性湖蓝和活性 嫩黄分子中只有一个基团可污泥吸附位点相结合，活性黑分子中有两个性质相近 的基团，而活性艳红中除一个较强大的配位基外，还有一个较弱的配位基。染料 3 【复_ 日丈学硕士毕业论文】 染科的生物污泥吸附及胞外聚台物( e p s ) 的作用 分子结构中配位基越多，能结合的污泥吸附位点越多，对应的染料吸附容量越少 1 7 1 。 从吸附平衡时间来看，不同染料的达到平衡所需时间也不相同。硫酸处理加 高温分解处理的干活性污泥( 粒径 8 ，溶液 中的o 盯增多，与生物污泥对阳离子染料的吸附产生竞争，从而导致吸附容量下 降1 1 9 】。而g u l n a z 等【1 0 1 认为p h 的增加，改变了细胞的表面结构，使带负电的吸 附剂上的吸附点位增加，从而吸附容量增加。z h e n g 1 9 】贝0 认为p h 增加，会使染 料相互作用形成一种二聚物或多聚物，与细胞发生吸附时就会增加吸附容量。 中性染料中，李桂芳等【2 9 】对研究了高温焙烧污泥对中性橙和中性黑的吸附， 发现中性染料的吸附最大p h 也出现在1 之，但原因并不清楚。 p h 变化会影响细胞表面结构和染料的化学性质，而h + 还可能作为细胞和染 料分子间的架桥配位体，进而影响染料的生物污泥吸附容量。 1 1 6 2 离子强度对生物污泥吸附的影响 目前的研究常用n a c l | 2 0 、n a c l 0 4 1 3 1 6 , 1 9 】调节离子强度。生物污泥表面带负 【复玎- 大学硕士毕业论文】 染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e p s ) 的作用 电，离子强度大小的改变影响生物污泥表面的带电状况。 w a n g 等【1 4 】研究了六种离子强度下，活性污泥对阴离子染料l i s s a m i n es c a r l e t 4 r 的吸附情况。研究结果表明，p h 为1 5 4 o ，随着离子强度的增加，活性污 泥对染料的吸附容量减小。这是由于p h 低于3 0 时，污泥表面呈正电荷，而离 子浓度的增加，会增加溶液中的阴离子浓度，中和一部分正电荷，造成活性污泥 的吸附容量减小。朱世文等f 1 3 l 也发现离子强度增加，染料的吸附容量减少。 而z h e n g 等1 1 9 1 在研究好氧颗粒污泥对阳离子染料r h o d a m i n eb 的吸附时， 发现当n a c l 0 。浓度低时，染料的平衡吸附容量随着离子强度的增加而减小；而 当离子强度较高时，吸附容量几乎没有变化。这可能是由于污泥表面带负电，而 在n a c l 0 4 浓度低时，n a + 中和了一部分污泥表面上的负电荷；随n a c l 0 4 浓度增 加，负电荷被完全中和后，好氧颗粒污泥对染料的吸附容量就不再变化。 离子强度增加，溶液中的正负离子增加，会中和一部分生物污泥上的吸附位 点，从而吸附容量发生变化。 1 1 6 3 温度对生物污泥吸附的影响及热力学分析 通常排放的染料废水的温度都比较高，在5 0 一6 0 ，因此在处理染料废水时， 一定要考虑温度的影响。文献中所研究的温度范围在2 0 5 6 ，不同的研究者所 得出的结果也不相同，有的研究表明活性污泥对染料的吸附容量随温度升高而减 少m o ，1 9 1 ，有的研究得出吸附容量随温度变化不大i 捌。 c h u 和c h e n 研究组研究了不同温度时，干活性污泥对b a s i cy e l l o w2 4 1 嚣j 和 b a s i cv i o l e t3 i 删吸附容量的变化，发现从2 0 。c 升至4 0 。c 时，吸附容量分别由5 7 和1 1 3 6m g 一千污泥逐渐降至5 1 3 和1 0 9 8m g 幢一千污泥。g u l n a z 等1 1 0 】研究 了干活性污泥吸附b a s i cb l u e9 和b a s i cr e d1 8 随温度的变化，发现温度由2 0 增至5 0 时，活性污泥对b a s i c b l u e 9 和b a s i c r e d l 8 的吸附容量分别由7 3 2 和 6 1 2m g 儋干污泥降到了4 3 6 和3 3 6m g g - - 干污泥。z h e n g 等1 1 9 j 在研究好氧颗 粒污泥吸附阳离子染料r h o d a m i n eb 时，也发现吸附容量随温度的升高而减小。 李桂芳等【2 9 l 发现，水温在1 0 ，5 0 。c 自j 变化时，焙烧污泥对中性橙、中性黑 b l 、元青的吸附影响很小，基本不受水温影响。 吸附容量随温度升高而减小可能是由于活性污泥对染料的吸附属于放热反 应，温度升高不利于平衡的正向进行【”，吸附自由能么g 0 值小于0 ，且处于物理 吸附和化学吸附么g o 值之间【1 9 1 ，说明生物污泥吸附中同时存在着物理吸附和化 学吸附。朱世文等也发现么g 0 值小于0 1 1 5 1 。 但对于具有活性的生物污泥，温度高过一定程度，可能会破坏生物污泥中微 生物细胞表面的结构，使得吸附容量发生变化。 【复旦大学硕上毕业论文l 染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e v s ) 的作用 1 1 6 4 染料初始浓度对生物污泥吸附的影响 通常吸附容量随平衡浓度的增加而增大，这种关系可以用吸附等温方程式表 示出来。当吸附剂的量一定时，就表现为初始浓度的增加，平衡浓度也增加，从 而吸附容量增加，这也是多数人研究的结果。如，g u i n a z 等1 1 0 l 研究发现，初始 染料浓度分别为5 0 、1 0 0 和2 0 0m g l 时，同等条件下对应的干活性污泥的吸附 容量分别为3 4 、7 4 和1 0 4r a g g - - 干污泥。 除此之外，对于干活性污泥，吸附质浓度过高，可能会影响吸附剂表面的结 构特性，使吸附容量减小；而对有活性的生物污泥来说，吸附质浓度过高可能会 对生物污泥产生毒性，影响吸附容量【3 1 1 。 1 1 6 5 干污泥粒径对生物污泥吸附的影响 c h u 等 3 0 1 认为，干污泥的粒径越小，其总的比表面积越大，其吸附的总量也 就越大。但n e t p r a d i t 等1 2 1 j 在研究中发现，粒径减小，比表面积增加，只是加快 了吸附的速度，并没有增加干污泥的吸附容量。 而o t e r o 等1 2 8 】研究了两种粒径( g 1 ：粒径 o 1 2m m ；g 2 ：0 1 2m m 粒径 o 5 r a m ) 的干活性污泥对两种染料i n d i g oc a r m i n e ( i c ) 和c r y s t a lv i o l e t ( c v ) 的吸附， 发现g 1 对i c 的最大吸附量为6 0 0 4m g g - - 干污泥，要大于g 2 对i c 的最大吸附 量5 4 3 8m g 倍一千污泥；而g 1 对c v 的最大吸附量为2 6 3 2 2m g ，g 一干污泥，小 于g 2 对c v 的最大吸附量2 7 0 8 8m g g - - 干污泥。 1 1 6 6 生物污泥有无活性对生物污泥吸附的影响 生物污泥的灭活方法有多种。1 9 8 5 年，b l a c k b u r n 提出了五种方法来灭活生 物污泥：丫射线法、甲醛处理法、冻干法、冻干再u v 射线照射法，冻干后再加 热法。在这五种方法中，冻干后再加热法是最简单有效的方法，而且可以保证最 长的储存期。其它的灭活方法有：烘干法i s a o , 2 6 , 3 0 、高温处理法1 9 2 8 】、化学处理法 ( h 2 s 0 4 法 7 1 等) 。也有多种灭活方法结合使用的，如：高温热解加化学处理【矧、 乙酸热解处理1 1 引、硫酸处理高温分解处理干燥f 9 j 、z n c l 2 烘干高温处理吲等。 难降解有机物的研究中，h o n g 等发现失活生物污泥比活生物污泥的吸附容 量大p 2 1 ，k e r r 等发现比活生物污泥的吸附容量小【3 3 l ，t s e z o s 等发现两者吸附容 量相差不大 3 4 1 。而在染料的吸附研究中，仅发现具有活性的生物污泥比死的生 物污泥的吸附容量大。o t e r o 等i 冽在研究中发现，有活性的厌氧污泥和活性污泥 【复口大学硕士毕业论文】 染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e p s ) i 均作用 对m e t h y l e n eb l u e 的吸附都比经高温处理的污泥的吸附容量大得多。 s i r i a n u n t a p i b o o n 等1 2 ”研究发现，具活性的污泥的吸附容量要比1 1 0 1 2 灭活的污泥 的吸附容量大。 也有人对比研究了多种灭活方法结合与单一灭活方法对生物污泥吸附的影 响。o t e r o 等【冽在研究中发现，经高温加化学处理的活性污泥和厌氧污泥对 m e t h y l e n eb l u e 的吸附容量都比仅高温处理的污泥吸附容量大。他们在于活性污 泥对c r y s t a lv i o l e t 和i n d i g oc a r m i n e 吸附的研究中也发现了同样的结果凡 不同灭活方法起的作用不同。物理方法可能是改变了生物污泥的比表面积， 表面结构，而化学处理法可能是改变的生物污泥的表面电荷数量或性质，导致吸 附容量发生变化。 1 1 6 7 竞争吸附 o t e r o 等一j 研究了干活性污泥对染料c v 、i c 以及苯酚的吸附，发现两种染 料共存时，千活性污泥对染料i c 的吸附容量是单独存在时的9 倍，对染料c v 的吸附容量是c v 单独存在时的3 倍。c v 与苯酚共存时，干活性污泥对c v 的 吸附容量是单独存在时的两倍，对苯酚的吸附容量是单独存在时的5 倍。而i c 与苯酚共存时，两者的吸附容量都减少。这是由于c v 是阳离子染料，价态比较 高，i c 是阴离子染料，而干活性污泥表面电荷为负电，苯酚在溶液中呈现负电 性，所以c v 与l c 或苯酚共存时，在中间起到了架桥的作用，使得吸附容量都 有所增加。而i c 与苯酚共存时，产生了竞争，致使吸附容量都较单独存在时下 降。 范越阳等【1 7 1 研究了改性活性污泥对活性艳红x - 3 b 、酸性湖蓝a 、活性黑 k n b 、活性嫩黄x 6 g 的吸附，发现四种染料共存时各自的吸附容量都小于单 独存在时的吸附容量，表明四种染料共存，对污泥上的吸附位点产生竞争，导致 各自吸附容量都下降。 实际染料废水大多都是多种染料混合的废水，因此研究多种染料的生物污泥 吸附十分必要，且目前对这方面的研究较少，需进一步深入。 1 2 胞外聚合物( e p s ) 1 2 1 胞外聚合物( e p s ) 的定义 胞外聚合物是指微生物细胞活性分泌、细胞表面脱落、细胞自溶产生物和从 8 【复旦人学硕士毕业论文】染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e p s ) 的作用 环境吸附的物质的总和【3 5 j 6 1 。 1 2 2 胞外聚合物的结构、组成、来源 h i g g i n s 和n o v a k i ”j 指出，e p s 可以分为两类：溶解性的e p s ( d i s s o l v e d e p s ) 和紧密结合的e p s ( b o u n de p s ) 。溶解性的e p s 可以只用高速离心提取，而紧密 结合的e p s 须通过其他的处理才能提取。h s i e h 等f 3 8 】和n i e l s e n 等p 卅通过对生物 膜系统中e p s 进行研究，指出e p s 由附着的e p s ( b o u n de p s ) 和溶解的 e p s ( s o l u b l ee p s ) 组成( 图1 - 1 ) 。b o u n de p s 又由鞘，荚膜，紧密的凝胶，松散附 着聚合物和吸附的有机物组成。s o u b l ee p s 由溶解的大分子，胶体，粘性物质组 成。 综合生物膜和活性污泥中e p s 的结构分类，可将胞外聚合物分为内外两层。 内层具有一定的外形，与细胞表面紧密结合，相对稳定的附着于细胞外，称为固 着性( b o u n de p s ，b e p s ) 的e p s ；外层则是比内层疏松、可向周围环境扩散、无 明显边界的粘液层，该层为溶解性( s o l u b l ee p s ，s e p s ) 的e p s 。 对于环境微生物而言，单个细胞大约5 0 的e p s 存在于细胞表面4 0 m 内。 但在菌胶团中，e p s 主要集中在菌胶团的中间，即为细胞的相互作用提供链接【4 0 】。 阪j u t i d i n 图1 - 1 细胞着l i e p s 的结构图 f i g 1 1t h ed e f i n i t i o no fc e l la n de p s e p s 是生物絮体中的主要组成部分，最近的研究发现，e p s 占整个生物膜总 质量的5 0 。9 0 p 9 , 4 1 1 ，絮体中总的e p s 质量占活性污泥质量的7 0 左右【4 2 1 。e p s 是有相似或类似化学结构的化合物通过聚合而形成的有机高分子物质，分子量通 常在1 0 0 0 0 以上，其含水率达9 0 上，它的成分有多糖、蛋白质、核酸【4 3 朋】、 脂类【4 5 , 4 6 1 、腐殖酸、糖醛酸、氨基酸等。但普遍认为，e p s 的主要成分为多糖和 蛋白质。据文献统计，在7 5 个已发表的废水处理中活性污泥e p s 组分中，仅有 8 的蛋白质多糖含量比小于1 0 ，而2 3 的蛋白质多糖含量比在2 0 1 0 0 之自j 1 4 7 1 。 e p s 的一般成分见表1 3 。 9 【复q 人学硕士毕业论文】 染料的生物污泥吸附及胞外聚台物f e p s ) 的作用 e p s 的主要来源有以下四种：细胞的分泌物、脱落的细胞表面物质、细胞自 溶物、以及从周围环境中吸附的物质。活细胞主动分泌可能产生e p s ，产生的 e p s 中多糖和蛋白质透过细胞膜到细胞表面或周围介质所经过的各种途径，人们 已经进行了研究。革兰氏阴性细菌可自发地释放细菌细胞膜外层中的脂多糖，这 种细胞物质的释放可能是新陈代谢不断更新的过程。细胞的死亡和自溶也将向介 质中释放细胞的高分子化合物形成e p s 。细菌在生长过程中会产生d n a 。目前 尚不清楚产生e p s 中的d n a 是由于细胞主动分泌还是被动释放的。微生物向外 部环境释放的酶也存在于e p s 中，并且促进了细胞与周围高分子量的底物之间 的反应。c h u m a k 等研究了e p s 形成的络合物和假单胞菌产生的溶菌酶的作用， 发现在溶菌酶的作用下，大量的e p s 分泌到培养基介质中。在序批式投加培养 基时，发现在不同的生长阶段，溶菌酶与e p s 量的比不同【鹕】。这可能是细菌在 不同的基质中，为了最大利用有机底物e p s 的最佳组成。f r o l u n d 等利用阳离子 交换从活性污泥中提取e p s 发现，细胞释放e p s 的同时，大量的胞外酶也释放 到水中。胞外酶被e p s 所吸附，也是e p s 整体的一部分1 4 2 】。 1 0 【复q 人学硕毕业论文】染料的生物污泥吸附及胞外聚含物( e p s ) 的作用 1 2 2 胞外聚合物的作用 e p s 的产生伴随着微生物碳源和能源的消耗。因为自然界中的生物利用能量 的趋势是保存而不是浪费。细菌将养分转化成e p s 的效率非常高，u n d e r w o o d 等曾经计算一个单一的a z o t o b a c t o r 细胞每天可产生大量的e p s ，这些e p s 能吸附 5 0 0 个直径为0 4 9 m 的颗粒物i 删。一个单一细胞的尺寸为1 - 2u m x 0 5 , u m ，甚至 更小，可以想象到产生的e p s 的量的巨大。国内外对e p s 的功能仍在研究之中， 如它可形成一种胶状网络使微生物架桥起来，保护细菌免受毒物的影响及噬菌体 的侵害等。它的一些功能可概括如表1 - 4 所示。 表4 - 4 e p s 的功能【3 5 1 t a b l e1 4f u n o t i o no f e p s 功能相关内容 表面附着 细菌细胞的积累，絮体和 生物膜的形成 细胞与细胞的识别 生物膜构成要素 保护层 水的保存 吸附外界的有机物 吸附无机离子 酶活动 聚糖和酶的相互作用 这是寄生在惰性和组织表面的第一步，在贫养环境中细菌在富养 表面的积累 连接细胞与外界的无机颗粒，混合菌群落的同定，成为形成高密 度细胞的基础，传递过程介质的产生，造成生物堵塞雨生物腐蚀 与植物和动物的共生关系，病源致病过程开始 生物膜稳定性的凋停机理( 不断和多价离子结合) ，e p s 结构形式 ( 膜，枯液，外鞘) 的确定 抗非专性和专性的宿主的防御( 补足猎物，吞噬，抗体反应，自由 基产生1 抗某些杀虫剂，包括消毒荆，抗菌素等，保护氰化物的 同氮酶不受氧气的毒害 在缺水的环境中防止干缩 从外界环境中吸取和积累营养物质，宾主共栖生物的吸附( 去除污 染物1 有毒金属离子的积累( 去除污染物) ，促进聚糖凝胶的形成，矿化 消化外界大分子物质以满足营养需求，通过生物膜结构性e p s 的 降解而释放生物膜细胞 分泌的酶的积累、保存和稳定 对于生物膜，胞外多糖最重要的一个功能就是生物膜的结构基础。通过直接 的多糖链或间接高价阳离子架桥作用形成了非共价键的反应，决定了生物膜的机 械稳定性【5 0 , 5 1 】。最近的研究发现植物血凝素蛋白质也对生物膜的胶状网络结构构 成有作用f 3 7 1 。而在活性污泥法e p s 中，蛋白质占主导。因此，高含量的带负电 的氨基酸与多价态氧离子之问通过电性连接，形成了活性污泥的絮凝结构1 4 4 j 。 附着生长和悬浮性污泥中的微生物在生长过程中都会产生e p s 。e v a n 等通 过恒化器对s t a p h y l o c o c c u se p i d e r m i d i s 的研究发现在微生物高速生长期内，附着 【复且大学硕士毕业论文】染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e p s ) 的作用 细胞和悬浮细胞产生的e p s 相差很小，而在低速生长期内，附着细胞产生的e p s 要明显高于同样条件下的悬浮生长的细胞p “。 自然界中的微生物通常都生长在贫养的条件下，因此经长时间的进化已形成 了特殊的适应对策。e p s 的产生就是这种进化的结果。尽管对e p s 在其营养中 的作用还没有完全搞清楚，但是推测e p s 作为细胞的食物储存库通过两种方式： 1 ) 产生e p s 作为营养储存；2 ) 由e p s 吸附而积累营养物质【5 3 1 。e p s 中的l b 是一种能够被细菌作为碳源和能源的物质1 4 ”，随着污泥龄的增长，内源呼吸的 增强，l b 不断被降解。 p i r o g 等利用a c i n e t o b a c t o r 研究e p s 的保护作用，发现e p s 在适宜的生长条 件下，可以保护菌体不受高p h 值、温度的升高、干燥、杀虫剂、重盒属离子、 洗涤剂的侵害。其它研究也表明，微生物e p s 的产生改善了其生存和繁殖的能 力，说明e p s 不光加快了菌体之问的相互作用，也加快了菌体与周围环境之间 的作用【5 4 1 。 微生物向外部环境释放的酶也存在于e p s 中，并且促进了细胞与周围高分 子量的底物之间的反应。c h u m a k 等研究了e p s 形成的络合物和假单胞菌产生的 溶菌酶的作用，发现在溶菌酶的作用下，大量的e p s 分泌到培养基介质中。在 序批式投加培养基时，发现在不同的生长阶段，溶菌酶与e p s 量的比不同1 5 5 】。 这可能是细菌在不同的基质中，为了最大利用有机底物e p s 的最佳组成。f r o l u n d 等利用阳离子交换从活性污泥中提取e p s 发现，细胞释放e p s 的同时，大量的 胞外酶也释放到水中。胞外酶被e p s 所吸附，也是e p s 整体的一部分【4 2 1 。 1 2 2e p s 的提取 研究e p s 的方法有多种，提取e p s 的方法也是多样的。那么，在提取的过 程中，应遵循以下的原则：( 1 ) 引起最小的细胞自溶；( 2 ) 不破坏或改变胞外聚合 物的成分：( 3 ) 释放所有的e p s 的组分。但是从目前的研究来看，所用的e p s 提 取方法都很难达到这种要求。 对胞外聚合物的取样、处理和分析的一个典型流程如下1 3 5 】： 1 ) 取样和预处理：环境或生物反应器中的生物聚合体的取样和预处理包括样品 洗涤、样品均化和样品储存。样品运输和储存过程都要求将样品保存在 0 - 4 c ，避免发生如酶的活动等而引起的变化。样品均化过程中要避免细胞的 破坏。 2 ) 提取：采用一个合适的方法提取e p s 的成分。提取方法分为物理方法和化学 方法，以及两种方法结合运用的综合法。 3 ) 纯化：在某些情况下，提取的e p s 需经过纯化才能进行分析。 【复臣大学硕士毕业论文1染料的生物污泥吸附及胞外聚合物( e p s ) 的作用 4 ) 分析：通常分析测定e p s 中的大分子的组成，如对多糖和蛋白质进行测定 在一些情况下，还要对其化学组成和其它特性进行详尽的分析。 另外，储存的污泥最好在4 8 h 蝴j 定完，储存时间长会引起组分的变化。 e p s 提取的方法有很多，高速离心是提取必需的步骤，目的是将e p s 从细 胞中脱离出来。e p s 分为与细胞结合松散的外层s e p s 和与细胞结合紧密的内层 b e p s ，s e p s 只需高速离心即可得到，而b e p s 需在提取时进行物理、化学或物 理化学综合的预处理处理方法破坏b e p s 与细胞的紧密结合，再进行高速离心获 得。e p s 的物理预处理方法包括：剧烈搅动法1 5 6 1 ，超声波法【5 8 】，热处理法【5 9 矧。 化学处理法是向样品加入各种化学