光在蓝藻去除头孢抗生素过程中的作用研究文献综述

 2022-12-07 04:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

  1. 研究的目的及其意义:抗生素是一种典型的PPCPs(Pharmaceutical and Personal Care Products),随着医药事业的发展,抗生素的生产和使用日益增加,因此抗生素在环境中的检出率也不断提高,严重威胁着生态健康和环境质量。中国是抗生素的生产和使用大国,在中国使用量排在前 15 位的药品,其中就包括10类抗生素药物,在2015年抗生素的人均销售量达到了138g,是美国的10倍。由于滥用抗生素的现象普遍存在,抗生素的产量不断激增,而抗生素废水的妥善处理对于制药企业而言是一个亟待解决的问题。一旦含有抗生素的废水进入自然水体,将对其它生物造成严重伤害,破坏生态平衡;同时水是生命之源,抗生素废水也可能会影响饮用水的安全。本研究的目的主要在于为微藻应用于抗生素废水的处理、实现微藻的工业化应用提供理论依据和技术参数。
  2. 文献综述:抗生素(antibiotics)是微生物在其生命过程中产生的一种次级代谢活性产物。抗生素类药物具有在较低浓度下抑制或杀灭其他种类微生物或肿瘤细胞的作用,主要可分为beta;-内酰胺类、氨基糖苷类、四环类、多肽类、大环内酯类等5个种类。抗生素种类繁多,生产方法也多种多样,其中发酵生产为主要生产方式。抗生素生产过程中仍存在许多技术难点:发酵液中抗生素收率低(仅0.1%~3%左右)、分离提取率不高(仅60%左右)等,平均每生产1t产品就会产生150~850msup3;高浓度废水,引起严重的环境问题[1]。自20世纪40年代青霉素的大规模生产,如何有效地处理抗生素废水便成为研究的热点问题,至今一直未能取得良好的解决办法[2]。

目前,常用的生活污水处理方法是活性污泥法或是以活性污泥为中心而衍生出的诸多的其它污水处理工艺,包括A2O,SBR,生物滤池等。而抗生素生产废水属于工业废水,而且抗生素废水存在着COD高,可生化性差,生物毒性物质含量高、成分复杂等特点[3]。普通的活性污泥法中的微生物在含有抗生素残留的抗生素生产废水中难以生存、繁殖,使得工艺成熟的活性污泥法难以应用于抗生素废水的处理[4]。另外,抗生素废水的处理方式还包括物理化学方法,主要有絮凝沉淀、高级氧化、膜分离技术和光催化法等。虽然物理化学方法对抗生素废水中抗生素的去除效果较为明显,但由于处理成本较高而难以大规模地应用于工业实际[5]。

而微藻在污水处理方面逐步表现出其独特的优势。微藻是低等自养型生物,能够利用废水中氮、磷等无机物合成自身有机物;微藻可与好氧菌共生,促进微生物对有机污染物的消解,微藻的对重金属的富集作用同样能起到净化污水的作用[6]。而微藻对抗生素废水处理的研究还处于起步阶段,有必要对其进行更深入地研究。

三、研究方法与手段:本课题尝试利用微藻处理含有抗生素残留的制药废水,研究微藻在生长的外界影响因素及其对抗生素去除效果的影响。本文以铜绿微囊藻为研究对象,主要研究内容包括:

1)铜绿微囊藻的光自养培养器中光衰减规律;

2)铜绿微囊藻光自养培养过程中的生长特性,具体包括研究不同光照条件下铜绿微囊藻的比生长率、叶绿素a与类胡萝卜素含量、胞内多糖、总脂含量与藻液溶氧含量;

3)向铜绿微囊藻投加两种不同类型的抗生素(头孢拉定和阿莫西林),研究在微藻最适生长条件(光照以及光胁迫)下对抗生素的去除效果。

四、研究与写作进度安排

2015.09-2015.10 翻译文献并设计实验

2015.09-2016.02 进行课题实验,并完成绪论部分

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