Page 60 - 《含能之美》2019封面论文

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球 形 红 细 菌 降 解 对 硝 基 酚 特 性 及 响 应 面 优 化
最高降解率为 92.3%（表 4），实际值比预测值小 1.2% 应期生长缓慢，随后 H 菌株生长迅速进入对数生长期，
（＜2%），因此响应面预测的优化条件数据可靠。 168 h后培养基内营养物质被大量消耗 H 菌株生长量也
-1
保持稳定。在 96 h 内 PNP 浓度快速从 81.01 mg·L 降
-1
低到 20.33 mg·L ，这可能是由于细胞对 PNP 的吸收
［28］
或者吸附作用导致的 ，在 120～168 h 内随着 H 菌
株的生长持续降解 PNP，当生物量 OD 590 nm 超过 2.0 以
后 H 菌株生长缓慢，而且 PNP 的降解也基本稳定降解
率达到最大值 91.1%。

a. initial concentration of PNP and temperature

图 8 PNP 降解与 H 菌株生长曲线
Fig.8 PNP degradation and H strain growth curve
3.4.2 模拟动力学方程
b. temperature and pH
一级动力学方程在生物降解污染物的研究中被广
［29］
泛应用 ，选用如下一级动力学模型来模拟 PNP 降解
的动力学过程。
c /c = e -kt （2）
t
0
-1
t
0
式 中 ，c 为 PNP 初 始 浓 度 ，mg·L ；c 为 t 时 刻 PNP 浓
-1
度，mg·L ；t 为降解时间，h；k 为反应速率常数，方程
2
拟合度由 R 进行评估。将优化条件下的实验数据通
过一级动力学模型进行拟合，可得到优化条件下 H 菌
株对 PNP 降解的动力学方程。
c. initial concentration of PNP and pH 由以上动力学方程可以推出半衰期计算公式：
t = ln2/k (即t = 0.6931/k )
图 7 温度、pH、PNP 初始浓度相互作用对降解的影响 1/2 1/2 （3）
Fig.7 Influence of temperature，pH value and initial concen‑ 式中，t 为半衰期，k 为拟合数据后得到的反应速率
1/2
tration of PNP on degradation 常数。
优化条件下 PNP 浓度随时间的变化符合一级动
表 4 H 菌株的响应面优化预测结果
Table 4 Prediction of strain H by response surface optimization 力学模型，表 5 是优化条件下拟合的动力学方程以及
参数，由表 5 可知，相关性系数 R 为 0.9833，说明 PNP
2
initial concentration degradation
temperature / ℃ pH value
of PNP / mg·L -1 rate / % 浓度随时间的变化与一级动力学模型拟合度良好。
30.49 8.09 81.01 92.3
表 5 优化条件下 H 菌株降解 PNP 的动力学方程和动力学参数
Table 5 Kinetic equations and kinetic parameters of the deg‑
3.4 PNP的降解与菌株生长的关系及模拟动力学方程 radation of PNP under the optimal condition by H strain
3.4.1 PNP 的降解与菌株生长的关系 initial concentration
k/h -1 t 1/2 /h R 2 c t= c 0 e -kt
of PNP/mg∙L -1
在最优降解条件下时，H 菌株生长和降解 PNP 的
81.01 0.0144 43.3 0.9833 c=81.01e -0.0144t
曲线见图 8。由图 8 可知，在培养 96 h 后 H 菌株处于适
CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 7 期 （542-549）