中国环境科学

NMP降解菌株	电子受体	NMP浓度(mg/L)	NMP降解率(%)	TOC浓度(mg/L)	TOC去除率(%)	参考文献
Pseudomonas sp. SMIC-3	O₂	9913	90	-	-	[27]
Bacillus cereus APS1	O₂	10000	100	-	-	[11]
Methylobacterium organophilum	O₂	297.4	100	^-	^-	[25]
Sphingomonas melonis	O₂	297.4	100	^-	^-	[25]
Paracoccus sp. NMD-4	O₂	500	95 ± 5	-	-	[24]
Burkholderia contaminans NCSL-HH10	O₂	1500	100	1024	94.3	本研究
15000	100	11025	63.2

NMP降解菌株	电子受体	NMP浓度(mg/L)	NMP降解率(%)	TOC浓度(mg/L)	TOC去除率(%)	参考文献
Pseudomonas sp. SMIC-3	O₂	9913	90	-	-	[27]
Bacillus cereus APS1	O₂	10000	100	-	-	[11]
Methylobacterium organophilum	O₂	297.4	100	^-	^-	[25]
Sphingomonas melonis	O₂	297.4	100	^-	^-	[25]
Paracoccus sp. NMD-4	O₂	500	95 ± 5	-	-	[24]
Burkholderia contaminans NCSL-HH10	O₂	1500	100	1024	94.3	本研究
15000	100	11025	63.2

N-甲基吡咯烷酮（NMP)高效降解菌筛选及应用研究

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李宁宁 ¹^,²^,³ , 吕海慧 ³ , 于得水 ³ , 李雨桐 ³ , 王晔 ³ , 康建明 ¹^,² , 薛宇昕 ³ , 金艳 ¹ , 韩昫身 ¹^,^* , 于建国 ²^,³^,^**

中国环境科学 | 环境微生物 2025,45(4): 2305-2313

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中国环境科学 | 环境微生物 2025, 45(4): 2305-2313

N-甲基吡咯烷酮（NMP)高效降解菌筛选及应用研究

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李宁宁¹^,²^,³, 吕海慧³, 于得水³, 李雨桐³, 王晔³, 康建明¹^,², 薛宇昕³, 金艳¹, 韩昫身¹^,^*, 于建国²^,³^,^**

作者信息

^1.华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心，上海 200237

^2.华东理工大学钾锂战略资源国际联合实验室，上海 200237

^3.华东理工大学化工学院，上海 200237

李宁宁(1999-)，女，山东烟台人，华东理工大学硕士研究生，主要从事锂电池行业废水处理与资源化技术研究.发表论文3篇.ningningli19@163.com.

通讯作者:

^* 责任作者，副研究员，xushen.han@ecust.edu.cn;

^** 教授，jgyu@ecust.edu.cn

Screening and application of highly-efficient degrading strain for N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)

Ning-ning LI¹^,²^,³, Hai-hui LÜ³, De-shui YU³, Yu-tong LI³, Ye WANG³, Jian-ming KANG¹^,², Yu-xin XUE³, Yan JIN¹, Xu-shen HAN¹^,^*, Jian-guo YU²^,³^,^**

Affiliations

^1.National Engineering Research Center for Integrated Utilization of Salt Lake Resources, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China

^2.Joint International Laboratory for Potassium and Lithium Strategic Resources, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China

^3.School of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China

出版时间: 2025-04-20

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摘要

收起

以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为唯一碳源和氮源，从锂离子电池阴极浆料搅拌装置清洗废水中筛选获得一株NMP高效降解菌NCSL-HH10，经16S rDNA测序及系统发育树分析，该菌属于污染伯克霍尔德氏菌.实验表明，该菌可在1500mg/L NMP废水体系，48h内实现100% NMP去除及94.3% TOC去除，高矿化度说明该菌具有较为完整的NMP降解路径.此外，该菌可在高达15000mg/L NMP体系实现NMP完全降解(100%)，达到国内外文献报道最高的NMP降解浓度，且可实现较高矿化度(63.2%).选取10000mg/L NMP废水作为进水，发现Burkholderia contaminans NCSL-HH10可在开放体系60h内去除95.7% NMP及76.5% TOC，显著高于活性污泥(84h内去除39.0% NMP和30.2% TOC).

关键词

N-甲基吡咯烷酮(NMP) / 锂离子电池 / 废水 / 生物降解 / 活性污泥 / 生物强化

Abstract

收起

N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was selected as the sole carbon and nitrogen source, and a strain NCSL-HH10 that could efficiently degrade NMP was isolated from the cleaning wastewater of lithium-ion battery cathode slurry mixer. 16S rDNA sequencing and phylogenetic affiliation analysis showed that this strain belonged to Burkholderia contaminans. The results showed that 100% NMP removal and 94.3% TOC removal could be obtained in 1500mg/L NMP wastewater within 48h using this strain. Such a high mineralization degree indicated that the strain possessed a relatively complete NMP degradation pathway. In addition, the strain could completely degrade NMP with a concentration as high as 15000mg/L, which displayed the highest NMP degradation concentration with a high mineralization degree (63.2%) compared to the publicly available literatures. Finally, 10000mg/L NMP wastewater was treated by Burkholderia contaminans NCSL-HH10 and activated sludge under open environment, respectively. It was found that 95.7% NMP and 76.5% TOC were removed within 60h by NCSL-HH10, which was significantly higher than activated sludge (only 39.0% NMP and 30.2% TOC were removed within 84h).

Key words

N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) / lithium-ion battery / waste water / biodegradation / activated sludge / bioaugmentation

引用本文

李宁宁, 吕海慧, 于得水, 李雨桐, 王晔, 康建明, 薛宇昕, 金艳, 韩昫身, 于建国. N-甲基吡咯烷酮（NMP)高效降解菌筛选及应用研究. 中国环境科学, 2025 , 45 (4) : 2305 -2313 .

Ning-ning LI, Hai-hui LÜ, De-shui YU, Yu-tong LI, Ye WANG, Jian-ming KANG, Yu-xin XUE, Yan JIN, Xu-shen HAN, Jian-guo YU. Screening and application of highly-efficient degrading strain for N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)[J]. China Environmental Science, 2025 , 45 (4) : 2305 -2313 .

正文

收起

N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为一种典型的含氮杂环化合物，因其优异的物理化学性能被广泛应用于锂电池制造、膜制备及医药、石油化工等行业^[1-4].“双碳”背景下，中国新能源汽车行业的高速发展推动了锂离子电池产业的发展^[5-6].锂离子电池制造过程产生的废水主要包括浆液废水、车间地面及设备冲洗水、生活用水及废气处理废水等，不同锂离子电池生产工厂的废水水质存在较大差异，COD浓度通常为350~60000mg/L，氨氮（NH₄⁺-N）浓度通常为150~2200mg/L^[7-8].此外，锂浆废水中金属离子赋存状态复杂，对微生物的活性具有一定的抑制作用^[9]，其中，废水中的主要有机污染物为NMP^[7-8].据报道，锂电池生产废水中NMP浓度可达5457mg/L^[10]，膜行业废水中NMP浓度可达15000mg/L^[11].

NMP及其降解中间产物的积累易对微生物的活性及污染物的去除效果产生不良影响^[7].此外，NMP具有较高的生殖毒性与生物毒性，废水中残留的NMP易被人体吸收并在环境中积累，对人体健康及环境安全产生严重威胁^[12].NMP废水的高效处理已经成为推动相关行业绿色发展的重要技术命题，研发NMP废水节能高效处理新技术，有助于推进相关行业的持续、健康发展.

目前，难降解有机废水的有机物降解方法主要包括化学法和生物法^[13-14].针对含NMP废水，国内外研究报道了光催化、臭氧氧化及多种生物降解工艺^[15-18].与化学法相比，生物法水处理技术通常具有矿化率高、成本较低、无二次污染等优势^[19].就NMP废水处理技术而言，工业上通常采用以生物法为主的组合工艺实现废水达标处理，因此普遍存在脱氮除碳分离、工艺流程较长、系统抗冲击性能较差等问题^[7,20].为克服传统工艺的局限，有必要采用生物强化方式予以强化^[13,21]，以提高NMP废水的处理效率及工艺经济性.例如，有研究报道了从NMP废水处理系统中分离得到功能降解菌，并将其用于NMP废水的生物强化处理^[22-23]，但是大部分功能菌株对高浓度NMP的耐受能力有限^[24-26]，有关NMP≥10000mg/L的废水处理情况鲜有报道.已有研究报道的高浓度NMP降解菌株存在矿化率未知（中间体累积）、氮的释放/转移情况未知及开放环境中污染物去除情况不明等问题^[11,27].因此，亟需筛选具有高浓度NMP降解及矿化能力的菌株，用于高浓度NMP废水处理，或提高相关生化系统的抗冲击性.

本研究在锂离子电池制造设备清洗废水中筛选获得NMP降解菌株，探究其在不同浓度NMP废水中的污染物去除效果，研究其对NMP的降解机制，并在开放体系与活性污泥进行对比.本研究报道的高效降解菌株可用于强化高浓度NMP废水处理系统.

1　材料与方法

收起

1.1　化学试剂及母液配制

NMP购置于上海创赛科技有限公司，分析纯（NMP>99%）.

NMP母液的配制:用移液管取9.69mL NMP至100mL的容量瓶，再用去离子水定容后得到浓度为1mol/L的NMP母液，于4℃冰箱内储藏备用.

1.2　菌种筛选、培养及鉴定方法

1.2.1　NMP降解菌的培养

（1）菌株来源　华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心锂离子电池阴极浆料搅拌装置设备清洗废水.

（2）培养基　LB培养基:胰蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl 10g/L，去离子水，pH值（7.0 ± 0.2），若为固体培养基则添加22.5g/L琼脂.

富集培养基:NMP 2500mg/L，KH₂PO₄ 239.1mg/L，CaCl₂ 40mg/L，MgSO₄·7H₂O 37mg/L，FeSO₄·7H₂O 37mg/L，微量元素液0.1mL/L^[28]，去离子水，自然pH值，若为固体培养基则添加22.5g/L琼脂.

种子培养基:NMP 10000mg/L，KH₂PO₄ 956.56mg/L，CaCl₂ 40mg/L，MgSO₄·7H₂O 37mg/L，酵母粉0.5g/L，微量元素液0.1mL/L，去离子水，pH值（7.0 ± 0.2）.

合成废水培养基:以NMP为唯一碳源、氮源，按照COD:P = 100:1比例添加KH₂PO₄.此外，合成废水中还包括CaCl₂ 40mg/L，MgSO₄·7H₂O 37mg/L，FeSO₄·7H₂O 37mg/L，微量元素液0.1mL/L，去离子水，pH值（7.0 ± 0.2）.

（3）NMP降解菌的分离纯化　富集:取长期放置的锂离子电池阴极搅拌装置废水1mL接种至装有100mL富集培养基的摇瓶中，于摇床中160r/min，30℃震荡培养3d后，取1mL富集液接种至新的富集培养基中，继续于摇床中160r/min，30℃震荡培养3d.重复上述转接培养操作6次，获得富集的NMP降解微生物群落.

菌株的分离与纯化:选用稀释涂布法与平板划线法对菌株进行分离纯化.移取1mL富集液于无菌离心管中，加入9mL无菌去离子水，涡旋震荡混匀后重复上述操作，将菌液稀释至不同梯度.分别移取上述菌液0.1mL于固体富集培养基上均匀涂布，然后将平板倒置于恒温培养箱中培养2~3d，挑取平板上不同形态的单菌落于固体富集培养基上反复划线，纯化数次后得到单菌落.采用接种环挑取单菌落于50mL LB培养基中，摇床160r/min，30℃培养24h后，取纯菌液与60%（体积分数）甘油各0.9mL加入无菌保种管，充分混合均匀后存于-80℃冰箱.

1.2.2　菌株16S rDNA测序和系统发育树构建

（1）使用细菌基因组提取试剂盒（omega BIO-TEX）提取菌株DNA.16S rDNA的PCR引物序列为27F:AGAGTTTGATCCTGGCTCAG，1492R:TACGGCTA CCTTGTTACGACTT.PCR反应体系如下:21μL PCR Mix，1μL Primer F（5p），1μL Primer R（5p），2μL模板，总体积为25μL.PCR反应条件如下:96℃ 5min；96℃30s，56℃ 30s，72℃ 1min，循环35次；72℃ 5min；4℃保温.

（2）测序送至北京六合华大基因科技有限公司武汉分公司完成.测序结果上传至NCBI数据库用BLAST在Gene Bank中进行同源性比较，并采用MEGA-11软件^[29-30]选择邻接法（neighbor-joining method）对菌株序列进行同源性分析，构建系统发育树^[31].

1.3　菌株在不同条件下的NMP降解特性测试

1.3.1　NCSL-HH10菌株悬液的制备

将NCSL-HH10菌株从保种管转接至LB培养基中，于160r/min，30℃摇床培养24h后于LB平板上划线3次进行活化.用接种环从LB平板上挑取单菌落转移至100mL一级种子培养基，于160r/min，30℃摇床培养24h后移取1mL菌液至100mL二级种子培养基中，160r/min，30℃摇床培养24h后移取1mL菌液至100mL三级种子培养基中继续培养18h后得到NCSL-HH10菌株悬液用于后续实验.

1.3.2　不同初始pH值条件下NMP去除实验

将NCSL-HH10按照1%（体积分数）接种量接入NMP =1500mg/L的合成废水培养基中，合成废水培养基的初始pH值分别为（4.0 ± 0.2）、（5.0 ± 0.2）、（6.0 ± 0.2）、（7.0 ± 0.2）、（8.0 ± 0.2），锥形瓶于150r/min，25℃摇床中培养48h，每隔6h取水样4mL，8000r/min离心15min.分别测定水样的NMP、TOC、pH值及NH₄⁺-N含量.每组实验设置2组平行.

1.3.3　不同温度条件下NMP去除实验

将NCSL-HH10按照1%（体积分数）接种于NMP = 1500mg/L的合成废水培养基中，合成废水培养基的pH=（7.0±0.2），锥形瓶分别于15，20，25，30℃，150r/min摇床中培养48h，每隔6h取水样4mL，8000r/min离心15min.分别测定水样的NMP、TOC、pH值及NH₄⁺-N含量.每组实验设置2组平行.

1.3.4　NMP=15000mg/L时的降解特性

将NCSL-HH10按照1%（体积分数）接种于NMP=15000mg/L的合成废水培养基中，合成废水培养基的pH=（7.0±0.2）.将装有培养基的锥形瓶置于150r/min，25℃条件下震荡培养，每隔2d取水样4mL，8000r/min离心15min，分别测定水样的NMP、TOC、pH值及NH₄⁺-N含量.每组实验设置2组平行.

1.4　中间代谢产物分析

在1.3.2实验中，取培养36h后的菌液（初始pH值7.0），于超低温离心机中8000r/min，4℃离心10min后，取上清液，用等体积二氯甲烷萃取3次，收集有机相；旋转蒸发后收集浓缩物，将浓缩物重新溶解于等体积的甲醇中.采用HPLC-MS（Thermo Scientific，Q Exactive，USA）测定中间代谢产物的组成.

1.5　开放环境中活性污泥与NCSL-HH10的污染物去除性能对比

活性污泥（AS）取自中国江苏省苏州市太仓市某污水处理站好氧池，空曝48h后接种至反应器中.反应器由有机玻璃组成，有效容积为2L.将4g/L活性污泥与4g/L NCSL-HH10菌剂分别接种于NMP =10000mg/L的合成废水培养基中，每隔12h取水样20mL，5000r/min离心15min后于4℃冷藏.分别测定水样的NMP、TOC浓度.

1.6　水质检测方法

TOC由TOC分析仪（Sievers InnovOx Laboratory，SUEZ，USA）测定；NH₄⁺-N根据HJ 535- 2009采用纳氏试剂分光光度法测定；pH值使用pH计（Mettler Toledo，SevenExcellence，Switzerland）测定.

NMP使用高效液相色谱（HPLC）（Thermo Scientific，UltiMate 3000，USA）进行测定，反向色谱柱的型号为Thermo Scientific™ Acclaim™ 120C18（5μm，4.6mm×150mm），流动相为甲醇:超纯水=40:60（积体分数），检测波长为230nm，柱温40℃，流速为1mL/min，保留时间约为3.69min.

1.7　数据统计与分析

数据处理采用Origin 2024软件.

2　结果与讨论

收起

2.1　NMP降解菌的筛选

以华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心锂离子电池阴极浆料搅拌装置设备清洗废水为种源，经过富集、分离、纯化后得到4株具有NMP降解能力的菌株.将4株菌株按照1%（体积分数）接种于1500mg/L NMP合成废水培养基中，于150r/min，25℃培养48h后测定废水中NMP浓度.如图1所示，4株菌株对NMP的去除率分别为100%、80.3%、79.2%、80.6%（NCSL-HH10、NCSL-HH11、NCSL-HH12、NCSL-HH14）.因此，选用NMP去除率最高的NCSL-HH10开展进一步研究工作.

2.2　NMP高效降解菌株鉴定

对NCSL-HH10进行DNA提取、PCR扩增、电泳产物鉴定，得到16S rDNA基因序列，将基因序列提交至NCBI数据库进行BLAST比对，发现其与Burkholderia contaminans J2956具有99.86%相似性.据前人研究可知，伯克霍尔德菌属的部分微生物具有良好的污染物降解特性，在生物修复和生物防治方面具有重要的生物技术潜力^[32].Kumari等^[33]研究发现伯克霍尔德氏菌属具有独特的基因组成，能在有毒环境中存活并代谢有毒污染物.综上，预计该菌对废水中NMP的降解具有较大的潜力.

选取与NCSL-HH10相似度在97%以上的菌株序列，采用MEGA 11软件的Clustal W功能进行比对分析，并设置自展值（Bootstrap）为1000，选用Neighbor-joining算法构建系统发育树如图2所示，确定其为Burkholderia contaminans，命名为B.contaminans NCSL-HH10.

2.3　NCSL-HH10菌株形态研究

NCSL-HH10菌株的菌落及扫描电镜形态如图3所示，菌落在LB平板上的形态为圆形、淡黄色、边缘光滑、不透明，在扫描电镜观察下呈规则的短棒状，大小约为0.47μm×1.56μm，无鞭毛.

2.4　不同初始pH值条件下NCSL-HH10的NMP降解特性

如图4所示，初始pH值在4.0~8.0范围内，NMP去除率、TOC去除率与氨氮释放无明显差异；不同初始pH值条件下，反应48h后的pH值均趋向于8.0.有研究报道，NMP在生物降解过程中会释放出甲胺等物质^[24].因此，溶液逐渐呈碱性.如图4（a）、4（b）所示，接入NCSL-HH10菌株18h后，废水中TOC及NMP浓度逐渐降低，48h后NMP去除率达到100%，TOC去除率超过85%.如图4（d）所示，接入菌株30h内，基本检测不到氨氮，30h后各组逐渐释放氨氮，48h后初始pH=4.0组氨氮浓度为82.3mg/L，初始pH=8.0组氨氮浓度为88.9mg/L，初始pH=5.0、6.0、7.0组氨氮释放量超过91.7mg/L.与NMP、TOC的去除相比，氨氮的释放具有一定的滞后性，这是由于NMP的降解需要经历多个步骤，其中前面若干步的中间代谢产物为含氮有机物^[25].据文献报道，菌株处理后的含氨氮废水经过氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）作用后可转化为含NO₃^--N废水，在缺氧条件下，NO₃^-可以作为电子受体，在微生物作用下与NMP（碳源）发生反硝化反应，实现较好的脱氮除碳效果^[34-35].

2.5　不同温度下NCSL-HH10的NMP降解特性

如图5（a）、5（b）所示，环境温度为15℃时，NCSL-HH10对NMP基本无降解作用；随着环境温度的升高，NMP及TOC的去除率逐渐增高；当环境温度为30℃时，NCSL-HH10菌株NMP及TOC的去除率最佳，分别为100%及94.3%.如图5（c）、5（d）所示，不同温度条件下pH值及氨氮的变化趋势也与上述实验结果相吻合.温度通过影响酶活进而影响污染物的降解效果^[36]，预计25和30℃时，与NMP降解代谢相关的酶活性较高，NMP代谢效果也较好.

2.6　NMP浓度为15000mg/L时NCSL-HH10的NMP降解特性

鉴于NCSL-HH10菌株在NMP = 1500mg/L时表现出优异的污染物去除能力，进一步探究该菌株对于更高NMP浓度的降解能力.如图6所示，当NMP浓度为15000mg/L时，NCSL-HH10菌株12d可以完全去除NMP（~100%），此时TOC去除率为63.2%，氨氮释放量为363.6mg/L，最终pH值趋近于9.0.前人研究表明，NMP降解过程中会产生具有生物毒性的N-甲基琥珀酰亚胺、2-吡咯烷酮等中间产物，其中，N-甲基琥珀酰亚胺的生物毒性超过NMP本身^[37].NMP浓度越高，NMP降解中间体累积越多，生物毒性越强，导致高浓度NMP废水中TOC去除率降低.另外，降解过程显着上升的pH值也会抑制菌株的代谢.尽管如此，该菌在15000mg/L NMP条件下展现出优异的NMP去除率和良好的矿化能力，是国内外首次报道的具备上述性能的菌株.

2.7　中间代谢产物分析

通过HPLC-MS分析菌株NCSL-HH10降解NMP的中间代谢产物，如图7（a~c）所示，3种物质分别为NMP、5-羟基-1-甲基-2-吡咯烷酮和N-甲基丁二酰胺.由图7（d）可知，在NMP逐步降解的过程中产生了5-羟基-1-甲基-2-吡咯烷酮和N-甲基丁二酰胺.Cai等^[24]报道了N-甲基丁二酰胺可以被生物降解为琥珀酸和甲胺，琥珀酸进入三羧酸循环进一步代谢，甲胺的生物降解会释放氨氮^[38].尽管本研究未测定到琥珀酸等后续降解产物^[24]，但该菌在1500mg/L NMP废水体系的高矿化度（94.3%），意味着其具有较为完整的NMP降解路径.N-甲基丁二酰胺的降解或许是NMP降解过程的关键限速步骤之一，针对其降解路径，以该菌株为底盘微生物的代谢工程改造，或可进一步提高该菌株对于高浓度NMP废水处理的矿化度.

2.8　开放环境下NMP废水生化处理效能

为了探究NCSL-HH10菌株在开放环境中的污染物去除效果，比较了相同接种量下NCSL-HH10菌株与活性污泥对10000mg/L NMP废水的处理效能.如图8所示，活性污泥与NCSL-HH10菌株初始接种量为4g/L时，NCSL-HH10菌株对污染物的去除效果优于活性污泥；60h后，NCSL-HH10系统中NMP及TOC去除率基本达到稳定，分别为95.7%与76.5%.60h~84h，趋于稳定的NCSL-HH10系统中NMP去除率为95.8%，TOC的去除率为74.3%，而84h时趋于稳定的活性污泥系统中NMP的去除率仅为39.0%，TOC的去除率仅为30.2%.

上述结果表明，NCSL-HH10对NMP的降解效果远优于普通活性污泥.就难降解有机废水而言，生物强化技术通常可以起到缩短启动周期、增强污染物去除能力的效果^[39-40]，与活性污泥作为种源直接启动相比，NCSL-HH10菌株作为高浓度NMP废水处理系统的种源预计可以发挥较好的处理效果.

2.9　NCSL-HH10处理NMP废水的优势

如表1所示，国内外研究报道的NMP降解菌的NMP处理浓度一般不超过10000mg/L，大多为300~500mg/L.仅有如下2例研究了10000mg/L NMP体系的菌株降解情况，Jeon等^[27]探究了Pseudomonas sp. SMIC-3在100mmol （9913mg/L） NMP体系的降解特性，结果表明72h后NMP去除率90%；Bhojani等^[11]研究表明B. cereus APS1在96h内可完全去除10000mg/L NMP.然而，上述研究均基于NMP的浓度变化，未检测TOC或COD的变化情况，不能有效说明NMP在单菌株作用下的矿化是否彻底.

菌株对污染物的降解效果通常取决于接种量及反应条件，相较反应速率而言，污染物降解率与矿化度更能反应菌株本身的降解能力.如表1所示， B.contaminans NCSL-HH10菌株对于1500及15000mg/L NMP的去除率均达100%，TOC去除率分别为94.3%和63.2%.该菌株的NMP处理浓度、去除率及矿化度均优于现有报道.同时，该菌具有广泛的NMP浓度适应性，表明该菌具有良好的抗冲击性能及实际应用前景.

3　结论

收起

3.1　从长期放置的锂离子电池设备清洗废水中分离得到了一株NMP降解菌，经16S rDNA基因测序、系统发育树构建，鉴定NCSL-HH10菌株为Burkholderia contaminans.

3.2　 B. contaminans NCSL-HH10在pH值为4.0~8.0，温度为25和30℃时具有较好的NMP、TOC去除效果，最佳条件30℃、pH = 7.0时，该菌对1500mg/L NMP废水的NMP降解率为100%，TOC去除率为94.3%.

3.3　该菌对NMP高达15000mg/L的废水具有较好的污染物去除能力，25℃、pH = 7.0时该菌对NMP的去除率高达100%，对TOC的去除率为63.2%，为文献报道最高的NMP有效降解浓度.

3.4　就NMP代谢路径而言，NCSL-HH10首先将NMP降解为5-羟基-1-甲基-2-吡咯烷酮，5-羟基-1-甲基-2-吡咯烷酮被氧化为N-甲基丁二酰胺，随后N-甲基丁二酰胺进一步降解并参与三羧酸循环.

3.5　与活性污泥相比，针对10000mg/L的NMP废水，该菌在60h内可去除95.7%的NMP，76.5%的TOC，84h时NMP及TOC去除效果分别优于活性污泥141.3%、128.3%，预计该菌可作为NMP废水生化处理系统的接种物.

基金

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国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52300085)
中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(JKB01241707)
国家级大学生创新创业训练计划项目(202310251078; 202410251078)

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2025年第45卷第4期

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接收时间：2024-09-09
首发时间：2026-03-19
出版时间：2025-04-20

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收稿日期：2024-09-09

基金

国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52300085)

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国家级大学生创新创业训练计划项目(202310251078; 202410251078)

作者信息

^1.华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心，上海 200237

^2.华东理工大学钾锂战略资源国际联合实验室，上海 200237

^3.华东理工大学化工学院，上海 200237

通讯作者:

^* 责任作者，副研究员，xushen.han@ecust.edu.cn;

^** 教授，jgyu@ecust.edu.cn

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/zghjkx/CN/1241408720144494941

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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