CN103642787A

CN103642787A - 光合细菌微胶囊的制备方法

Info

Publication number: CN103642787A
Application number: CN201310667617.4A
Authority: CN
Inventors: 张戈; 李建; 江文奇; 刘琴
Original assignee: SICHUAN QINGHE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN QINGHE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103642787B

Abstract

本发明涉及光合细菌微胶囊的制备方法，属于环境保护领域。本发明要解决的技术问题是，提供一种缓释性、控释性能好、效果持久的光合细菌微胶囊。本发明光合细菌微胶囊的制备方法，包含如下步骤：a、包埋试剂的配制：将海藻酸钠加入水中，加热、搅拌、溶解，得包埋试剂；b、固定试剂的配制：将硼酸和氯化钙加入水中，搅拌、溶解，得固定试剂；c、包埋：将光合细菌菌液加入包埋试剂中，搅拌均匀，得包埋混合液；d、固定：将包埋混合液加入到固定剂中，凝固，洗涤，即得光合细菌微胶囊。本发明方法制备得到的光合细菌微胶囊耐储存、保质期长、且运输方便，不易被污染，具有缓释性、控释性能好、以及光合细菌浓度高等优点。

Description

光合细菌微胶囊的制备方法

技术领域

本发明涉及光合细菌微胶囊的制备方法，属于环境保护领域。

背景技术

光合细菌(Photosynthetic bacteria，PSB)是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。按照《伯杰细菌鉴定手册》(1974年第8版)将不产氧光合作用的光合细菌列为细菌门真细菌纲红螺菌目(Rhodospirillales)，细菌门真细菌纲红螺菌目又下分为红螺菌亚目(Rhodospirillineae)和绿菌亚(Chlorobiineae)，红螺菌亚目下分为红螺菌科(Rhodospirillaceae)和着色菌科(Chlorobiaceae)，绿菌亚目下分为绿硫杆菌(Chlorobiaceae)和绿色丝状杆菌(Chloroflexaceae)共18属，约45种。光合细菌能降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等有毒物质，能忍耐高浓度的有机废水，忍受和分解酚氰等有毒物质，使其在水处理方面具有其它微生物无法替代的优势。由于光合细菌菌体较小，自然沉降困难，在实际应用中存在菌体流失和固液分离两个问题。为了解决这两个问题，就需要不断地培养和添加新鲜菌体，还需要进行固液分离的处理工作，由此造成处理工艺流程复杂，增加处理成本，严重影响了它在生产中的推广应用。为了更好的发挥光合细菌的优势，因此产生了光合细菌固化技术。固定光合细菌是通过一定的技术手段将光合细菌固定在载体上，避免菌体流失，提高菌体利用率，简化处理工艺。目前常用的有吸附法、交联法、包埋法。其中，吸附法是生产应用前景最好的方法，该方法依靠载体与菌体间的分子力、疏水力或离子键力将两者结合在一起，具有操作简单、反应条件温和、不影响细胞活性等优点。固定光合细菌关键在于选择适当的固定材料作为载体，将光合细菌固定在载体上，并保持生物活性。吸附材料可采用无机或有机材料，例如：沸石、多孔陶瓷、软性纤维等。

目前已有的制备光合细菌固化颗粒的技术有：利用沸石粉、矿渣等无机材料与光合细菌结合；利用海藻酸钠、琼脂等有机材料与光合细菌结合；利用生物材料如活性污泥与光合细菌交联。如：申请号为200610018362.9，发明名称为“光合细菌的固定化方法”的中国专利申请公开了一种光合细菌的固定化方法。该方法选择粒度为120～200目的沸石粉，按质量比为1∶0.03～0.05∶0.2～0.3的比例加入粘度为500～1000mpa·s的海藻酸钠和光合细菌浓缩液，混和拌匀，制粒，置于浓度为20～40g/L的CaCl₂溶液中硬化，清水漂洗后得成品在该发明方法中，制备过程持续时间长，含水量高，CaCl₂对菌体活性影响大，制备得到光合细菌固化颗粒粘合不紧密，沉降过程中菌体流失大，光合细菌固化颗粒浓缩程度不够，单位体积所含光合细菌数量较少，投入水体后发散面积小，净化效果不佳。同时，申请号为201110451766.8的专利，公开了一种光合细菌固化颗粒及其制备方法；申请号为201110450339.8的专利，公开了一种光合细菌颗粒及其制备方法，虽然其很好的解决了光合细菌颗粒单位体积含菌量低、投入水体后发散面积小，光合细菌利用率低等问题，但是，颗粒剂投入到水中发散时间还是较快、不易控制。因此，寻找一种缓释性、控释性能好、效果持久的光合细菌，对于更好的发挥光合细菌在环境治理方面的性能，具有积极的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种缓释性、控释性能好、效果持久的光合细菌微胶囊。

本发明光合细菌微胶囊的制备方法，包含如下步骤：

a、包埋试剂的配制：将海藻酸钠加入水中，加热、搅拌、溶解，得包埋试剂；其中，按重量比，海藻酸钠:水=2～5:100；

b、固定试剂的配制：将硼酸和氯化钙加入水中，搅拌、溶解，得固定试剂；其中，按质量比，硼酸:氯化钙:水=40～70:1～5:1000；

c、包埋：将光合细菌菌液加入包埋试剂中，搅拌均匀，得包埋混合液；其中，按体积比，光合细菌菌液:包埋试剂=1～3:1；所述光合细菌菌液含水量为80～95wt%；

d、固定：将包埋混合液加入到固定剂中，凝固，洗涤，即得光合细菌微胶囊；其中，按体积比，包埋混合液:固定试剂≥1:3。

进一步的，为了加快反应速率，缩短海藻酸钠溶解与形成胶体的时间，所述a步骤中加热温度优选为75～100℃，最优选加热至沸腾且海藻酸钠完全溶解并成为胶体。

进一步的，为了使包埋效果最佳，作为优选方案，所述a步骤中，按重量比，海藻酸钠:水=3～4:100，作为更优选方案，按重量比，海藻酸钠:水=3.5:100。

进一步的，为了提高本发明光合细菌微胶囊活性，使包埋与固定效果达到最佳值，同时降低成本，b步骤中，先将硼酸加入水中，然后再按照配比加入氯化钙，搅拌、溶解，得到固定试剂；硼酸优选为硼酸固体。由于包埋试剂在制备过程中进行了加热，为了保持光合细菌活性，包埋试剂需冷却后使用，如果暂时不用，优选保存于冰箱中。

进一步的，作为优选方案，所述b步骤中，按质量比，硼酸:氯化钙:水=50～60:2～3:1000；作为更优选方案，按重量比，硼酸:氯化钙:水=56:2.5:1000。

进一步的，作为优选方案，所述c步骤中，按体积比，光合细菌菌液:包埋试剂=1～2:1，优选为1.5:1。

进一步的，光合细菌菌液中含水量过高，则单位菌株需消耗的固定试剂就越多，无疑增加了成本；含水量过低，又不利于光合细菌的保存，因此，作为优选方案，所述光合细菌菌液含水量为85～95wt%，更优选为86.5wt%。在制备过程中，可以采用离心机将含水量较高的光合细菌菌液离心浓缩，获得含水量适宜的光合细菌菌液。

进一步的，为了使其在实际工程中处理效果达到最优值，所述光合细菌菌液浓度优选为10～30亿个/mL，更优选为20～25亿个/mL，最优为22亿个/mL。

其中，本发明所述光合细菌优选为红假单胞菌属光合细菌。

进一步的，作为优选方案，所述d步骤中，按体积比，包埋混合液:固定试剂=1:2.5。在实际操作中，可以选用移液枪进行d步骤的固定，具体操作方法为用移液枪移取一定量的包埋混合液，逐滴滴加到固定剂试剂中，包埋混合液滴一旦遇到固定试剂，将立即凝固成凝胶状的圆形小颗粒，也即本发明光合细菌微胶囊。

进一步的，本发明还公开了由上述方法制备得到的光合细菌微胶囊，本发明光合细菌微胶囊为凝胶状的圆形、具有弹性的红色颗粒，大小须根据其使用固定器材所决定。

本发明有益效果：

1、本发明方法制备得到的光合细菌微胶囊耐储存、保质期长、且运输方便，不易被污染。

2、本发明方法制备得到的光合细菌微胶囊具有缓释性、控释性能好、效果持久等优点。

3、本发明方法制备的得到的光合细菌微胶囊，可以使得光合细菌沉降到污染水体底部后再进行扩散；且此方法得到的光合菌浓度较大，可以很好的治理目标水体底泥，从根源上解决水体污染的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明光合细菌微胶囊的制备方法，包含如下步骤：

其中，本发明所述光合细菌优选为红假单胞菌属光合细菌。

下述实施例中光合细菌选用沼泽红假单胞菌[Rhodopseudomonaspalustris(Molisch)van Niel1944,89]），红螺菌目红螺菌科红假单胞菌属，菌株来源：中国农业科学研究院微生物所；菌株保藏编号：10649。

实施例1本发明光合细菌微胶囊的制备

a、包埋试剂的配制：将海藻酸钠加入水中，加热、搅拌、溶解，得包埋试剂；

b、固定试剂的配制：将硼酸和氯化钙加入水中，搅拌、溶解，得固定试剂；

c、包埋：将光合细菌菌液加入包埋试剂中，搅拌均匀，得包埋混合液；

d、固定：将包埋混合液加入到固定剂中，凝固，洗涤，即得光合细菌微胶囊。

其中，各步骤参数见表1。

表1

对比例1

以申请号为201110451766.8，发明名称为“光合细菌固化颗粒及其制备方法”的中国专利申请公开的方法制备光合细菌固化颗粒：

a、将50公斤硅藻土加入1000公斤光合细菌菌液中，充分搅拌，使硅藻土粉充分吸附光合细菌，0.001-0.1微米的PP中空纤维超滤膜过滤，得含水量在55%的光合细菌浓缩液；

b、将900公斤硅藻土、30公斤的膨润土加入到步骤a得到的光合细菌浓缩液中，搅拌，得到含水量在5.8%左右的光合细菌物料；

c、按每粒光合细菌固化颗粒质量为5g,体积为3cm³的标准，用对辊造粒机对步骤b得到的光合细菌物料进行造粒，即得光合细菌固化颗粒。

对比例2

以申请号为201110450339.8，发明名称为“光合细菌颗粒及其制备方法”的中国专利申请公开的方法制备光合细菌颗粒：

a、将25公斤硅藻土和25公斤沸石粉加入1000公斤光合细菌菌液中，充分搅拌，使硅藻土和沸石粉充分吸附光合细菌，0.001-0.1微米的PP中空纤维超滤膜过滤，得含水量在50%的光合细菌浓缩液；

b、将475公斤硅藻土、475公斤沸石粉和50公斤的膨润土加入到步骤a得到的光合细菌浓缩液中，搅拌，得到含水量在5%的光合细菌物料；

c、按每粒光合细菌颗粒质量为5g，体积为3cm³的规格，用对辊造粒机对步骤b得到的光合细菌物料进行造粒，即得光合细菌颗粒。

实施例1中制备得到的光合细菌微胶囊、对比例1中制备得到的光合细菌固化颗粒、对比例2中制备得到的光合细菌颗粒沉降时间、发散时间见表2。

抽取某池塘里的底泥9份，对实施例1中制备得到的光合细菌微胶囊、对比例1中制备得到的光合细菌固化颗粒、对比例2中制备得到的光合细菌颗粒进行净化能力对比实验，测定其中化学需氧量（COD），氨氮含量（NH₃-N）和总磷含量（TP），实验结果见表3。

水质指标测定方法：COD采取重铬酸钾测定法（参照GB/T11914-1989）；NH₃-N含量采用纳氏试剂分光光度法测定（参照HJ535-2009）；TP含量采用钼锑抗分光光度法测定（参照GB/T11893-89）。

表2沉降时间表

续表2

表3

续表3

续表3

Claims

1.光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述a步骤中加热温度为75～100℃，优选加热至沸腾。

3.根据权利要求1或2所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述a步骤中，按重量比，海藻酸钠:水=3～4:100；作为优选方案，按重量比，海藻酸钠:水=3.5:100。

4.根据权利要求1～3任一项所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述b步骤中，先将硼酸加入水中，搅拌、溶解，再加入氯化钙。

5.根据权利要求1～4任一项所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述b步骤中，按质量比，硼酸:氯化钙:水=50～60:2～3:1000；作为优选方案，按质量比，硼酸:氯化钙:水=56:2.5:1000。

6.根据权利要求1～5任一项所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述c步骤中，按体积比，光合细菌菌液:包埋试剂=1～2:1，优选为1.5:1。

7.根据权利要求1～6任一项所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述光合细菌菌液含水量为85～95wt%，优选为86.5wt%；所述光合细菌菌液浓度为10～30亿个/mL，优选为20～25亿个/mL，最优为22亿个/mL。

8.根据权利要求1～7任一项所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述光合细菌为红假单胞菌属光合细菌。

9.根据权利要求1～8任一项所述的光合细菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述d步骤中，按体积比，包埋混合液:固定试剂=1:2.5。

10.由权利要求1～9任一项所述的方法制备得到的光合细菌微胶囊。