CN100404674C - 一种抑制聚乙烯醇固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制聚乙烯醇固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法，属于生物技术领域。所述方法通过在PVA-H3BO3交联过程中引入(2%-6%)的SiO2，可有效地抑制固定化颗粒的水溶膨胀性；将得到的固定化微生物颗粒在Na2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中浸泡2小时，可以进一步提高凝胶颗粒的机械强度。所述水浴加热温度为90-95℃，所述Na2HPO4-KH2PO4溶液的pH约为7。本发明提供的方法可有效降低固定化微生物颗粒的水溶膨胀性、改善其机械强度和生物活性，延长使用寿命。利用该发明提出的固定化方法，包埋固定化活性污泥，制备出的固定化活性污泥颗粒可以用作BOD生物传感器快速测定仪的生物敏感元件。

Description

一种抑制聚乙烯醇固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法
技术领域
本发明涉及一种应用于废水中有机污染物的降解领域的抑制聚乙烯醇PVA固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法，属于生物技术领域。
背景技术
聚乙烯醇是一种新型的微生物包埋固定化载体，具有强度高、化学稳定性好、抗微生物分解性能强、价格低廉等一系列优点，是一种具有实用潜力的包埋材料，近年来在国内外获得了较广泛的研究。
聚乙烯醇在加热后溶于水，在其水溶液中加入添加剂后发生凝胶化，或在低温下(-10℃)冷冻形成凝胶，从而将微生物包埋固定在凝胶网络中。常用的添加剂有硼酸和硼砂，在聚乙烯醇水溶液中加入硼酸或硼砂，通过化学反应形成凝胶。
目前PVA固定化方法中存在的主要问题是：
PVA是一种高粘性物质，与H3BO3反应较慢，并且硼酸上的三个羟基只部分地进行了反应，反应后形成的高分子凝胶上还残留有亲水性的-OH，使得固定化颗粒在实际应用中存在水溶膨胀性问题。也就是说，固定化微生物凝胶颗粒在使用过程中，随着使用时间的延长，其机械强度会因为溶涨而大大减弱，甚至出现颗粒破碎的现象，缩短了其使用寿命，不利于实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种抑制PVA固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法。通过在PVA-H3BO3交联过程中引入一定量的(3％-5％)SiO2，可以有效地抑制固定化颗粒的水溶膨胀性；将得到的固定化微生物颗粒在Na2HPO4-KH2PO4(pH约等于7)缓冲溶液中浸泡2小时，可以进一步提高凝胶颗粒的机械强度。
本发明提出的一种抑制聚乙烯醇固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法，其特征在于：该方法具体步骤依次为：
(1)在聚乙烯醇和海藻酸钠中加入水，40℃水浴加热；
(2)将上述混合物升温至60℃，水浴加热，再升温至90-95℃，水浴加热；
(3)在步骤2水浴加热后的混合物中加入3％-5％的SiO2，混合均匀，冷却至40-45℃；
(4)在步骤3的混合物中加入活性污泥混合均匀，40-45℃保温；
(5)在上述获得的活性污泥混合物中缓慢滴加2％饱和硼酸-CaCl2溶液，交联反应；
(6)将上述交联后的反应物颗粒取出，用去离子水洗涤，转入到Na2HPO4-KH2PO4溶液中浸泡；
(7)将步骤6浸泡后的颗粒取出，用去离子水洗涤后冷藏。
本发明提出的利用PVA固定化微生物的技术，可以有效地降低固定化微生物颗粒的水溶膨胀性、改善其机械强度和生物活性，延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
工艺步骤如下：
(1)PVA(10％)+海藻酸钠(0.5％)，加入一定量的水，40℃水浴加热2h；
(2)升温至60℃，水浴加热1h，升温至90-95℃，水浴加热4h；
(3)加入定量的SiO2(3％)，混合均匀，冷却至45℃左右；
(4)加入一定量的活性污泥(可根据实际需要调节微生物的量)，混合均匀，45℃保温下放置约30min；
(5)缓慢滴加至饱和硼酸-CaCl2(2％)溶液中，交联反应2h；
(6)取出颗粒，用去离子水洗涤，转入到Na2HPO4-KH2PO4溶液(pH约为7)中浸泡2h；
(7)取出颗粒，用去离子水洗涤后于冰箱中冷藏备用。
实施例2
工艺步骤如下：
(1)PVA(10％)+海藻酸钠(0.5％)，加入一定量的水，40℃水浴加热2h；
(2)升温至60℃，水浴加热1h，升温至90-95℃，水浴加热4h；
(3)加入定量的SiO2(5％)，混合均匀，冷却至45℃左右；
(4)加入一定量的活性污泥(可根据实际需要调节微生物的量)，混合均匀，45℃保温下放置约30min；
(5)缓慢滴加至饱和硼酸-CaCl2(2％)溶液中，交联反应2h；
(6)取出颗粒，用去离子水洗涤，转入到Na2HPO4-KH2PO4溶液(pH约为7)中浸泡2h；
(7)取出颗粒，用去离子水洗涤后于冰箱中冷藏备用。
试验证明，利用该方法制备出固定化微生物凝胶颗粒，其水溶膨胀性可以降低约50％，用于废水中有机污染物的降解，取得了较好的结果。
实施例3
利用该发明提出的固定化方法，包埋固定化活性污泥，制备出的固定化活性污泥颗粒可以用作我们自主开发的BOD生物传感器快速测定仪的生物敏感元件。下面以50mg/L的BOD标准溶液为例，给出了测量值及结果分析。
表150mg/L的BOD标准溶液的测量值及结果分析
Figure C20061001160800041
Figure C20061001160800051
结果表明，固定化活性污泥颗粒的生物活性良好，满足了测定要求，并且该颗粒可以连续使用3个月以上。

Claims (1)

1.一种抑制聚乙烯醇PVA固定化微生物颗粒水溶膨胀性的方法，其特征在于：所述方法通过在PVA-H3BO3交联过程中引入3％～5％的SiO2，抑制固定化微生物颗粒的水溶膨胀性；将获得的固定化微生物颗粒在Na2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中浸泡可进一步提高凝胶颗粒的机械强度，该方法具体步骤依次为：
(1)在聚乙烯醇和海藻酸钠中加入水，40℃水浴加热；
(2)将上述混合物升温至60℃左右，水浴加热，再升温至90-95℃，水浴加热；
(3)在步骤2水浴加热后的混合物中加入3％-5％的SiO2，混合均匀，冷却至40-45℃；
(4)在步骤3的混合物中加入活性污泥混合均匀，40-45℃保温；
(5)在上述获得的活性污泥混合物中缓慢滴加2％饱和硼酸-CaCl2溶液，交联反应；
(6)将上述交联后的固定化微生物颗粒取出，用去离子水洗涤，转入到Na2HPO4-KH2PO4溶液中浸泡；
(7)将步骤6浸泡后的固定化微生物颗粒取出，用去离子水洗涤后冷藏。
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