專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于生物流化床的新型生物微膠囊制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水的微生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于生物流化床廢水處理的新型生物微膠囊的制備方法。
背景技術(shù)：
微囊化技術(shù)是將酶、輔酶、蛋白質(zhì)等生物大分子或微生物、動(dòng)植物細(xì)胞包封在一層親水性的半透膜內(nèi)所形成的珠狀、橢圓狀或橢球狀微膠囊，使生物大分子和細(xì)胞被阻隔在膜內(nèi)或膜外，而允許細(xì)胞所需的氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及其他小分子物質(zhì)自由進(jìn)入及囊內(nèi)代謝產(chǎn)物的自由排出，從而達(dá)到催化、培養(yǎng)或免疫隔離的目的。目前，生物微膠囊化技術(shù)在食品與發(fā)酵工業(yè)、化學(xué)合成工業(yè)、環(huán)境污染治理等各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用。微囊化技術(shù)包埋微生物的方法主要有吸附法、包埋法和交聯(lián)法，其中最常用的是包埋法。包埋法是將微生物包埋在半透性的聚合物或膜內(nèi)，使微生物進(jìn)入多孔性的載體內(nèi)部。其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單可行，對(duì)微生物的活性影響小。目前常用的包埋材料有瓊脂、海藻酸鈉、殼聚糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。其中海藻酸鈉和殼聚糖兩種天然高分子具有良好的生物相容性，并能在溫和條件下進(jìn)行聚電解質(zhì)絡(luò)合反應(yīng)形成微膠囊，得到廣泛的應(yīng)用。公開(kāi)號(hào)為CN101348781A專(zhuān)利公開(kāi)了一種包埋有固定化優(yōu)勢(shì)菌的微膠囊，并將其應(yīng)用于對(duì)木漿造紙廢水的處理，取得較好的效果。我單位公開(kāi)號(hào)為CN201250141Y專(zhuān)利公開(kāi)了一種使用微膠囊載體的內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器，使微膠囊載體應(yīng)用于生物流化床進(jìn)行廢水處理成為可能。但現(xiàn)有的包埋法技術(shù)因其傳質(zhì)性能差，穩(wěn)定性不高而影響微膠囊載體的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于生物流化床的包埋優(yōu)勢(shì)降解菌生物微膠囊的制備方法。本發(fā)明的目的在于提供工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的方法，制備出生物相容性好、傳質(zhì)性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的液芯包埋優(yōu)勢(shì)降解菌的生物微膠囊。本發(fā)明的上述生物流化床的新型生物微膠囊制備方法，包括以下步驟(1)微生物混合液的制備在海藻酸鈉溶液中添加乳化劑吐溫80和粉末活性炭并攪拌均勻得到溶液A，其中海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 0%，吐溫80濃度為0. 5% 1. 0%，粉末活性炭0.75% (W/V)；在溶液A中添加10% 20% (V/V)優(yōu)勢(shì)降解菌菌液混合均勻得到溶液B ；(2)將溶液B通過(guò)蠕動(dòng)泵以注射方式滴加到4%的氯化鈣溶液中反應(yīng)15min 30min,制得海藻酸鈣膠珠；(3)將制得的海藻酸鈣膠珠過(guò)濾，并用無(wú)菌水清洗；然后置于pH6.0、1.8%的殼聚糖溶液中反應(yīng)IOmin 20min制得海藻酸鈣/殼聚糖微膠囊；(4)將制得的海藻酸鈣/殼聚糖微囊過(guò)濾后用無(wú)菌水清洗；然后置于55mmol/L的檸檬酸鈉溶液中液化5min-iaiiin制得內(nèi)核為液態(tài)的微膠囊；
(5)將制得的微膠囊過(guò)濾后用無(wú)菌水清洗，然后置于0. 15%的海藻酸鈉溶液中再次覆膜IOmin 20min，制得生物微膠囊；(6)將微膠囊過(guò)濾并用純水清洗，然后將微膠囊置于鈣離子溶度為0. 05 0. 的生理鹽水貯藏液中保存。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將高效降解菌包埋與微膠囊中，從而有效提高了高效降解菌對(duì)廢水的處理效果，減少了微生物的流失；其次，本發(fā)明的微膠囊具有傳統(tǒng)海藻酸鈉微膠囊的優(yōu)點(diǎn)生物相容性好，且廉價(jià)易得，分子鏈上有大量的羧基，可以在溫和條件下通過(guò)正、負(fù)電荷吸進(jìn)與許多聚陽(yáng)離子物質(zhì)形成聚電解質(zhì)膜；再次，本發(fā)明在囊材中添加了適量的粉末活性炭，其有很大的比表面積和細(xì)孔容積，利用粉末活性炭的吸附作用，一方面可以使更多的小分子的降解基質(zhì)和溶解氧被吸附進(jìn)入微膠囊并濃縮在活性炭表面和四周，為微生物的代謝活動(dòng)營(yíng)造良好的微環(huán)境，加快了有機(jī)物的降解過(guò)程，另一方面還有利于提高本發(fā)明微膠囊的傳質(zhì)性能，達(dá)到更好的降解效果。本發(fā)明所制微膠囊最大截留分子量約為PEG4000，對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量小于PEG1500的小分子物質(zhì)具有良好的傳質(zhì)性能，微膠囊在廢水處理過(guò)程中在酸性和大部分二價(jià)陽(yáng)離子條件下穩(wěn)定，而一價(jià)陽(yáng)離子和大部分陰離子不利于微膠囊的穩(wěn)定。。最后，微膠囊的直徑為3.0 4. 0mm，膜厚為10 20 μ m，密度為 1. 05 1. 08g/ml，能大大降低生物流化床的能耗并解決流化床的堵塞問(wèn)題。本發(fā)明微膠囊的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低；在應(yīng)用于生物流化床處理難降解有機(jī)廢水時(shí)，其操作也非常方便，直接將包埋優(yōu)勢(shì)菌的微膠囊加入生物流化床中便可運(yùn)行，不需要重大投資，處理效果好，動(dòng)力損耗低，能夠滿足環(huán)保要求。本發(fā)明微膠囊在流化床中可以重復(fù)利用，也可以用簡(jiǎn)單方法液化回收其中優(yōu)勢(shì)菌，工藝過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生不良?xì)怏w和污泥，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。四、實(shí)施方式實(shí)施例1 一種生物流化床的新型生物微膠囊載體，其特征在于所述微膠囊由內(nèi)核和外膜組成，其內(nèi)核為液狀海藻酸鈉凝膠，所述海藻酸鈉凝膠中包含有粉末活性炭和固定化優(yōu)勢(shì)菌， 內(nèi)核外包覆有殼聚糖，殼聚糖外包覆有海藻酸鈉膜，內(nèi)核材料中的包埋菌為鄰二氯苯高效降解菌。本實(shí)施例的微膠囊載體是通過(guò)以下方法和步驟制備得到(1)微生物混合液的制備在海藻酸鈉溶液中添加乳化劑吐溫80和粉末活性炭并攪拌均勻得到溶液A，其中海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 0 %，吐溫80濃度為0. 5 %，粉末活性炭 0. 75%;在A中在溶液A中添加10% 20% (V/V)鄰二氯苯高效降解菌菌液混合均勻得到溶液B ；(2)將溶液B通過(guò)蠕動(dòng)泵以注射方式滴加到4%的氯化鈣溶液中反應(yīng)20min，制得
海藻酸鈣微囊；(3)將制得的海藻酸鈣微囊過(guò)濾，并用無(wú)菌水清洗；然后置于1. 8%的殼聚糖溶液 (pH值為6. 0)中反應(yīng)lOmin，制得海藻酸鈣/殼聚糖微囊；(4)將制得的海藻酸鈣/殼聚糖微囊過(guò)濾后用無(wú)菌水清洗；然后置于55mmol/L的檸檬酸鈉溶液中液化8min制得內(nèi)核為液態(tài)的微囊；(5)將制得的微囊過(guò)濾后用無(wú)菌水清洗，然后置于0. 15%的海藻酸鈉溶液中再次覆膜lOmin，制得生物微膠囊；(6)將微膠囊過(guò)濾并用純水清洗，然后將微膠囊置于鈣離子溶度為0. 的生理鹽水貯藏液中保存。將上述制得的包埋有鄰二氯苯高效降解菌生物微膠囊投入生物流化床對(duì)鄰二氯苯廢水進(jìn)行處理，在生物流化床中微膠囊載體投加15 %，運(yùn)行條件pH值為7. 0，曝氣量 120L/h，水力停留時(shí)間2d。每隔4h取一次水樣，用氣相色譜法測(cè)定鄰二氯苯濃度，以判斷處理效果，分析數(shù)據(jù)如表1所示表1 實(shí)施例1中鄰二氯苯進(jìn)出水濃度監(jiān)測(cè)值
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于生物流化床的新型生物微膠囊制備方法，其特征在于所述微膠囊由內(nèi)核和外膜組成，其內(nèi)核為液狀海藻酸鈉凝膠，所述海藻酸鈉凝膠中包含有粉末活性炭和固定化優(yōu)勢(shì)菌，內(nèi)核外包覆有殼聚糖，殼聚糖外包覆有海藻酸鈉外膜。
2.一種如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于生物流化床的新型生物微膠囊制備方法，包括以下步驟(1)微生物混合液的制備在海藻酸鈉溶液中添加乳化劑吐溫80和粉末活性炭并攪拌均勻得到溶液A，其中海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 0%，吐溫80濃度為0. 50% 1. 0%，粉末活性炭0.75% (W/V)；在溶液A中添加100% 20% (V/V)優(yōu)勢(shì)降解菌菌液混合均勻得到溶液B ；(2)將溶液B通過(guò)蠕動(dòng)泵以注射方式滴加到4%的氯化鈣溶液中反應(yīng)15min 30min， 制得海藻酸鈣膠珠；(3)將制得的海藻酸鈣膠珠過(guò)濾，并用無(wú)菌水清洗；然后置于pH6.0、1. 8%的殼聚糖溶液中反應(yīng)IOmin 20min制得海藻酸鈣/殼聚糖微膠囊；(4)將制得的海藻酸鈣/殼聚糖微囊過(guò)濾后用無(wú)菌水清洗；然后置于55mmol/L的檸檬酸鈉溶液中液化5min-iaiiin制得內(nèi)核為液態(tài)的微膠囊；(5)將制得的微膠囊過(guò)濾后用無(wú)菌水清洗，然后置于0.15%的海藻酸鈉溶液中再次覆膜IOmin 20min，制得生物微膠囊；(6)將微膠囊過(guò)濾并用純水清洗，然后將微膠囊置于鈣離子溶度為0.05 0. 的生理鹽水貯藏液中保存。
3.—種如權(quán)利要求1 2所述的應(yīng)用于生物流化床的新型生物微膠囊制備方法，其特征在于所制備的微膠囊直徑為3. 0 4. Omm,膜厚為10 20 μ m,密度為1. 05 1. 08g/ml， 最大機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)730. 31g/cm2，最大截留分子量約為PEG4000，相對(duì)分子量小于PEG1500 的小分子物質(zhì)能自由通過(guò)囊膜。
4.一種如權(quán)利要求1 2所述的應(yīng)用于生物流化床的新型生物微膠囊在各種難降解有機(jī)廢水處理上的應(yīng)用，其特征在于微膠囊在酸性和大部分二價(jià)陽(yáng)離子條件下穩(wěn)定，而一價(jià)陽(yáng)離子和大部分陰離子不利于微膠囊的穩(wěn)定，生物流化床廢水曝氣量80 140L/h，水力停留時(shí)間2 3d。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于生物流化床的新型微膠囊制備方法，該微膠囊以海藻酸鈉、粉末活性炭、氯化鈣和殼聚糖為囊材，以?xún)?yōu)勢(shì)降解菌為囊芯，利用海藻酸鈉與氯化鈣發(fā)生離子交換形成海藻酸鈣膠珠，以殼聚糖在膠珠表面覆膜后，將膠珠在檸檬酸鈉中液化，最后再以海藻酸鈉覆膜制得微膠囊。制得的微膠囊直徑為3.0～4.0mm，膜厚為10～20μm，密度為1.05～1.08g/ml，最大機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)730.31g/cm2，最大截留分子量約為PEG4000，相對(duì)分子量小于PEG1500的小分子物質(zhì)能自由通過(guò)囊膜。在酸性和大部分二價(jià)陽(yáng)離子條件下穩(wěn)定，而一價(jià)陽(yáng)離子和大部分陰離子不利于微膠囊的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102351320SQ20111018330
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者丁成, 嚴(yán)金龍, 吳俊峰, 李朝霞, 楊唐儀, 許琦 申請(qǐng)人:李朝霞, 鹽城海德能水處理環(huán)保工程有限公司