CN101993137B

CN101993137B - 海水微生物絮凝剂的制备方法

Info

Publication number: CN101993137B
Application number: CN 201010247147
Authority: CN
Inventors: 张雨山; 王静; 张秀芝; 郝建安; 杨波; 郭鸿博
Original assignee: Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Current assignee: Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: CN101993137A

Abstract

本发明公开一种海水微生物絮凝剂的制备方法，利用从海岸滩涂淤泥中分离筛选出的产紫青霉真菌，制成海水微生物絮凝剂。用土豆汁为原料制成发酵培养基，将产紫青霉EL-O2菌种接种于发酵培养基中，在25～35℃、摇床转速160～200rpm条件下进行培养，获得发酵培养液；将发酵培养液在4℃～8℃、转速8000rpm～12000rpm条件下，高速离心分离获得发酵上清液；将发酵上清液经乙醇沉淀，在温度4℃～8℃、转速10000rpm～12000rpm条件下高速离心分离获得沉淀物，再在-45℃～-20℃的温度和真空度低于15pa的条件下将沉淀物进行冷冻真空干燥获得海水微生物絮凝剂成品。本发明制备的具有高絮凝活力的专门用于海水处理的微生物絮凝剂，絮凝效果比较理想，工艺简便，便于应用推广。

Description

海水微生物絮凝剂的制备方法

技术领域

本发明涉及微生物絮凝剂的制备方法，特别是涉及利用产紫青霉制备海水微生物絮凝剂的方法。

背景技术

伴随经济发展，人口增加，人类对水资源的需求逐年增加。近年来，为缓解淡水资源日益紧缺的局面，开发海水资源成为缓解水资源紧张的重要途径，许多沿海城市开始推行海水淡化与直接利用技术。海水淡化与直接利用的水源多为近岸海水，此处海水易受污染，水中常含有大量悬浮物、胶体以及微生物，因此，海水淡化与直接利用首要解决的问题是海水净化问题。在海水净化过程中，絮凝工序一般都难以省略，絮凝剂的使用十分必要。随着海水资源利用的推广，海水用量将大幅度增加，高效无污染絮凝剂的研究和应用得到更广泛的关注。

絮凝剂将液体中分散的颗粒凝聚，形成聚合物沉淀而分离出来，从而降低液体的浊度和色度。目前常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂、高分子絮凝剂和微生物絮凝剂等。无机絮凝剂如硫酸铝、碱式氯化铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，有机高分子絮凝剂如丙烯酰胺的共聚物等。无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂都会在应用过程中带来一些问题。无机絮凝剂的某些离子会影响人体的健康，如铝离子，直接与老年痴呆症的引发有关。有机高分子絮凝剂如丙烯酰胺的共聚物，虽然本身没有毒性，但是丙烯酰胺单体却有极高的神经毒性，同时，共聚物难以降解，给后续处理带来困难。微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而获得，可以使水中的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝聚、沉淀，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂，成为今后絮凝剂研究的趋势。

目前，针对淡水处理的微生物絮凝剂的应用研究取得进展，如日本学者仓根隆一郎等人于1986年发现的红平红球菌(Rhodococcuserythropolis)，该菌制成的微生物絮凝剂NOC-1对泥浆水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨胀污泥、纸浆废水等均有极好的絮凝和脱色效果。再如，已公开的中国专利“200610031485.6利用豆渣生产微生物絮凝剂的生产菌及其生产工艺″、中国专利“200810103128.5一种利用发酵行业的副产物菌体制备微生物絮凝剂的方法”都处于实验研究阶段。但是，目前还没有专门用于海水处理的微生物絮凝剂，因此，为更好地为海水淡化与直接利用服务，研究适用于海水絮凝处理的微生物絮凝剂十分必要。

发明内容

针对目前没有专门用于海水处理的微生物絮凝剂，本发明提供一种海水微生物絮凝剂的制备方法，其目的在于利用从海岸滩涂淤泥中分离筛选出的产紫青霉真菌，通过发酵培养、离心分离沉淀和冷冻真空干燥，制成具有高絮凝活力的专门用于海水处理的海水微生物絮凝剂。

本发明所述海水微生物絮凝剂的制备方法所采用的生产菌为产紫青霉EL-02(Penicillium purpurogenum EL-02)，从海岸滩涂淤泥中采用稀释平板法分离、高岭土法筛选而获得。该微生物菌种已于2010年04月2日保藏于中国微生物保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCC No.3710。保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

本发明所述海水微生物絮凝剂的制备方法的操作步骤包括发酵培养基制备、菌种发酵培养和絮凝剂制备。用土豆汁为原料制备发酵培养基，将产紫青霉菌种接种于发酵培养基摇床发酵培养，将发酵培养液经离心分离沉淀、冷冻真空干燥获得海水微生物絮凝剂成品。

1、发酵培养基制备

用土豆汁为原料制备发酵培养基。先取土豆块加水煮沸1～2h，过滤制成土豆汁，土豆汁加蔗糖后，高压蒸汽灭菌，制成发酵培养基。土豆块与用水的重量比为土豆块∶水＝1∶4～6，添加蔗糖与用水的重量比为蔗糖∶水＝1∶45～60，发酵培养基灭菌温度为110～120℃，灭菌时间为20～30min。

2、菌种发酵培养

将产紫青霉EL-02菌种接种于所制备的发酵培养基，摇床培养获得产紫青霉菌种发酵培养液。培养条件为25～35℃，摇床转速160～200rpm，培养2～5d。

3、絮凝剂制备

将获得的产紫青霉菌种发酵培养液经离心分离沉淀、冷冻真空干燥获得海水微生物絮凝剂。先将产紫青霉菌种发酵培养液在温度4～20℃、转速8000～12000rpm条件下高速离心分离3～10min，获得发酵上清液；再将发酵上清液中加入1.5～3倍体积无水乙醇，0℃混匀静置6～12h，然后将混匀静置的发酵上清液在温度4～8℃、转速10000～12000rpm条件下高速离心分离5～10min，获得沉淀物；最后将沉淀物在-45～-20℃和真空度低于15pa的条件下进行冷冻真空干燥1～3d获得粉末状海水微生物絮凝剂成品。

本发明利用产紫青霉制备的海水微生物絮凝剂用于海水净化处理，具有絮凝效果理想、工艺简便和便于应用推广等特点。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例1、制备发酵培养基

取新鲜土豆，刮去表皮。称取200g刮皮后土豆，切成直径约0.5cm小块。在烧杯中加入1L蒸馏水，放入切好的土豆块，加热至煮沸。煮沸1h后，停止加热，待液体冷却，使用4层纱布过滤除去土豆块，获得土豆汁。在土豆汁中加入20g蔗糖，再加入适量蒸馏水补足1L，在115℃温度下灭菌20min，制得1L发酵培养基。

实施例2、菌种的发酵培养

将产紫青霉EL-02菌种接种于实施例1制备的发酵培养基中，使用HDL HZQ-QX全温振荡摇床，在温度30℃、转速180rpm条件下，培养3d，获得产紫青霉菌种发酵培养液。

实施例3、制备海水微生物絮凝剂成品

将实施例2制备的产紫青霉菌种发酵培养液使用Sigma 3K15台式高速冷冻离心机离心分离，在温度4℃、转速12000rpm条件下高速离心分离5min。离心分离后，将离心管中的1L发酵上清液倾倒于烧杯中并将烧杯置于冰浴中，向烧杯的液体中加入2L预冷的无水乙醇，初时轻微搅拌，待混匀后再静置6h。然后由高速冷冻离心机再离心分离，离心温度为4℃，转速为12000rpm，离心时间为5min。离心分离后，收集离心管中的沉淀，使用博医康FD-1A-50冷冻真空干燥机，在温度为-45℃、真空度13pa的条件下进行冷冻真空干燥2d，获得1.128g粉末状海水微生物絮凝剂成品。

实施例4、絮凝活性检测

采集天津塘沽近岸污海水，对制成的海水微生物絮凝剂进行絮凝活性检测。所采海水的水质参数为浊度20.5NTU，pH值8.1。

在150mL的烧杯中加入93mL所采海水、0.4g高岭土、5mL CaCl₂溶液(1％W/V)以及2mL海水微生物絮凝剂溶液(0.5mg/ml)，在TA6-2型程控混凝试验搅拌仪上进行杯罐混凝试验，以200rpm快速搅拌2min，然后以60rpm慢速搅拌10min，再静置15min后取上清液进行水质分析。

测定上清液在波长550nm处的吸光度(以A表示)，同时不加海水微生物絮凝剂进行上述实验，测定实验对照的上清液在波长550nm处的吸光度(以B表示)。絮凝率＝(B-A)/B X 100％。

絮凝活性检测结果：絮凝率达83.6％。

Claims

1.一种海水微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：采用产紫青霉菌种发酵培养而成，操作步骤包括发酵培养基制备、菌种发酵培养和絮凝剂制备；用土豆汁为原料制备发酵培养基，将产紫青霉菌种接种于发酵培养基摇床发酵培养，再将发酵培养液离心分离沉淀、冷冻真空干燥获得海水微生物絮凝剂成品；所述发酵培养基制备步骤为，先取土豆块加水煮沸1～2h，过滤制成土豆汁，土豆汁加蔗糖后，高压蒸汽灭菌，制成发酵培养基；土豆块与发酵培养基用水的重量比为土豆块∶水＝1∶4～6，添加蔗糖与发酵培养基用水的重量比为蔗糖∶水＝1∶45～60，发酵培养基灭菌温度为110～120℃，灭菌时间为20～30min；所述产紫青霉菌种为从海岸滩涂淤泥中分离筛选而获得的产紫青霉EL-02(Penicillium purpurogenum EL-02)，已于2010年04月02日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCC NO.3710，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

2.根据权利要求1所述的海水微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述菌种发酵培养步骤为，将产紫青霉EL-02菌种接种于发酵培养基，摇床培养获得产紫青霉菌种发酵培养液，培养条件为25～35℃，摇床转速160～200RPM，培养2～5d。

3.根据权利要求1所述的海水微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述絮凝剂制备的离心分离沉淀步骤为：将产紫青霉菌种发酵培养液在4～20℃、转速8000～12000RPM条件下高速离心3～10min，获得发酵上清液；再将发酵上清液中加入1.5～3倍体积无水乙醇，0℃沉淀6～12h，然后在4～8℃、转速10000～12000RPM条件下高速离心5～10min获得沉淀物。

4.根据权利要求1所述的海水微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述絮凝剂制备的冷冻真空干燥步骤为，将离心分离沉淀获得的沉淀物在-45～-20℃的温度和真空度低于15 Pa的条件下进行冷冻，然后真空干燥获得粉末状海水微生物絮凝剂。