氧化菌吸附能力试验

一、试验原理与目的

原理

氧化菌通过细胞表面官能团（如硫酰咪唑基团、羧基等）或分泌的代谢产物（如甲烷氧化菌素）与目标物质（如Cu²⁺、Mn²⁺、甲烷等）发生络合或氧化还原反应，实现吸附或转化。

例如，甲烷氧化菌素可通过与铜离子络合促进甲烷氧化菌的生长，同时增强颗粒性甲烷单加氧酶的活性。

目的

测定氧化菌对目标物质的吸附容量（如生物锰氧化物对Zn²⁺的吸附摩尔比达0.206）及吸附动力学参数。

评估环境因素（温度、pH、氧含量）对吸附效能的影响，如甲烷氧化菌在高压稀氧环境中仍能降解甲烷。

二、常见试验类型

静态吸附试验

步骤：将氧化菌与目标物质在密闭容器（如摇瓶）中混合，定时取样测定残留浓度。

应用：大孔树脂法分离甲烷氧化菌素时，静态吸附效果优于动态吸附。

动态吸附试验

方法：通过固定床反应器连续通入含目标物质的溶液，监测出口浓度变化。

案例：自养型锰氧化菌生物滤层可高效去除地下水中的Mn²⁺，滤料粒径和曝气条件是关键参数。

复合吸附试验

技术：将氧化菌与多孔吸附剂（如HKUST-1@SBA-16、活性炭）耦合，提升吸附速率和稳定性。

效果：甲烷氧化菌-金属有机骨架复合材料对甲烷的降解率可达98.65%。

三、关键测试指标

吸附容量

生物锰氧化物对Zn²⁺、Ni²⁺的吸附能力是非生物锰氧化物的2-3倍。

吸附动力学

甲烷氧化菌在3天内甲烷氧化速率最高达186 mL·h⁻¹·L⁻¹（菌液）。

环境适应性

深海锰氧化菌Mn32在5天内可完全去除0.2 mmol/L的Mn²⁺，适应高盐环境。

四、试验注意事项

样品处理

避免使用含杀菌剂的水配制培养基，防止抑制菌体活性。

条件控制

温度需稳定（如20-25℃），光照强度60-100 μmol·m⁻²·s⁻¹。

数据分析

结合扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析吸附产物的形貌与晶体结构。

五、应用案例

瓦斯治理

甲烷氧化菌混合菌群可提升煤样对瓦斯的吸附量，吸附常数a值显著高于原煤。

重金属修复

锰氧化菌生成的生物锰氧化物对重金属的吸附能力优于化学合成二氧化锰。

如需具体操作流程，可参考GB/T 21805-2008（藻类生长抑制试验）或相关微生物吸附标准方法