CN104140159B - 一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微污染水体中硝酸盐的净化方法，属于污水处理领域。取一定量鱼腥草、地瓜藤、葛藤，粉碎，加入无水乙醇，过层析柱，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；将上述混合物置于具塞比色管中，加入蛋白质、果胶，混合均匀，用乙醚定容，再用滤膜过滤除菌；将磷酸二氢钠、氯化镁溶解于去离子水中，搅拌冷却后加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；加入琥珀酸，调节pH；在上述混合液中加入甲醇、乙酸乙酯，搅拌，并加入谷氨酸，灭菌，调整pH，冷却，经无菌过滤得到上层无色清液；在上述清液中加入硫代硫酸钠与氯化镁溶液，调节pH，冷却灭菌，混合后倒入灭菌试管中，低温避光保存即可。本发明设备造价低廉，运行成本费用低，管理简便，且去除磷酸盐高效，低耗，无二次污染。

Description

一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成方法

技术领域

本发明涉及一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成方法，属于污水处理领域。

背景技术

地下水是在重要的水源，甚至是许多人唯一的饮用水源，然而，无论是在工业发达国家还是发展中国家，由于农村地区大量氮化肥的施用，生活污水和含氮工业废水的未达标排放及其渗漏，固体废弃物的淋滤下渗，污水的不合理回灌，以及地下水的超量开采等原因，导致地下水中的硝酸盐浓度上升，成为一个环境问题。硝酸盐是强致癌物亚硝酸铵的前体物，若过多摄入含硝酸盐量高的饮用水，会对人体健康造成危害。所以，世界各国都对饮用水中的硝酸盐含量都确定了标准值。

由于硝酸盐污染的普遍性以及日益严重性，国内外针对去除硝酸盐的研究相应较多。目前应用于地下水中硝酸盐去除的技术主要有生物反硝化、离子交换技术、膜分离法和化学还原修复等技术，其中，生物处理法具有高效低耗的特点，但会导致出水中含有细菌和残留有机物，必须进行后期处理；离子交换法和膜分离等物理化学处理技术只是将硝酸盐污染物进行了浓缩或转移，并没有对其进行彻底去除，同时产生高浓度再生废液同样需要处理；而在化学还原反硝化中，应用负载型催化剂可使大部分硝酸盐转化为N₂，但催化还原过程中需要以H₂作为还原剂，而H₂容易爆炸，不便于工程施用；纳米FeO可快速还原地下水中的硝酸盐，氮气产物主要为NH₄ ⁺-N，只有小部分硝酸盐可能被转化为N₂。

发明内容

本发明针对传统方法中去除不彻底、产生二次污染、运行管理困难等问题，本发明提供了一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成，本发明以鱼腥草、地瓜藤、葛藤等草本植物为原料提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物，溶解于磷酸二氢钠和氯化镁的混合溶液中，最终制得低耗、去除率高的生物制剂。

一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成，该方法采用鱼腥草、地瓜藤、葛藤、无水乙醇、碳酸钙颗粒、丙酮、蛋白质、果胶、乙醚、磷酸二氢钠、氯化镁、琥珀酸、甲醇、乙酸乙酯、谷氨酸、硫代硫酸钠等为原料，合成一种富集微污染水体中硝酸盐的生物制剂，其最大的特点在于可注入水浮莲的根系中，导致水浮莲对硝酸盐的浓缩富集达到几千甚至几万，100％去除微污染废水中的硝酸盐。

本发明最终技术方案如下：

一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成，该方法采用鱼腥草、地瓜藤、葛藤、无水乙醇、碳酸钙颗粒、丙酮、蛋白质、果胶、乙醚、磷酸二氢钠、氯化镁、琥珀酸、甲醇、乙酸乙酯、谷氨酸、硫代硫酸钠等为原料，最终调节pH＝7.2～7.8，其中鱼腥草5～8g，地瓜藤10～12g，葛藤5～8g，无水乙醇10～15mL，磷酸二氢钠1.0～1.5g，氯化镁0.5～1.0g，琥珀酸10～15mL，乙酸乙酯5～8mL，甲醇5～10mL。

一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成过程：

(1)取5～8g鱼腥草、10～12g地瓜藤、5～8g葛藤在韦氏搅切器中粉碎，加入10～15mL无水乙醇，过层析柱，用碳酸钙颗粒为固定相，丙酮为流动相进行分离，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；

(2)将上述混合物置于50mL具塞比色管中，在60～80℃恒温水浴中放置1.5h，加入1～2g蛋白质、0.5～1g果胶，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用乙醚定容，再用0.05～0.10μm滤膜过滤除菌；

(3)将1.0～1.5g磷酸二氢钠、0.5～1.0g氯化镁溶解于10mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30min，冷却至60～80℃，再加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；

(4)待高温高压灭菌后的磷酸二氢钠和氯化镁溶液，和滤膜除菌后的叶绿素a与细菌叶绿素混合液混合所得溶液冷却至室温时，加入10～15mL琥珀酸，调节pH＝4.6～6.0；

(5)在上述经高温高压灭菌后的磷酸二氢钠和氯化镁溶液，和滤膜除菌后的叶绿素a与细菌叶绿素混合液混合所得溶液以及加入了琥珀酸后形成的混合液中加入5～10mL甲醇、5～8mL乙酸乙酯，搅拌，维持温度在60～80℃，并以无菌操作加入10μg/L谷氨酸7～9mL，在100℃下灭菌20～25min，补充蒸发的水分，调整pH＝4.6～6.0后，灭菌20～25min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

(6)在上述清液中加入硫代硫酸钠0.1～0.15g，与0.5mol/L氯化镁溶液1～1.5mL混合，调节pH＝7.2～7.8，于110℃灭菌20～25min，冷却至室温，倒入灭菌试管中，在-3～-10℃下避光保存，备用。

本发明制备得到的富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂，其特征在于，外观为无色透明液体，易于吸收，需在-3～-10℃下避光保存。

本发明具有的优势：

(1)本发明去除磷酸盐高效，低耗，且无二次污染。

(2)设备造价低廉，运行成本费用低，管理简便。

具体实施方式

本发明所采用的原料为：

鱼腥草、地瓜藤、葛藤、无水乙醇、碳酸钙颗粒、丙酮、蛋白质、果胶、乙醚、磷酸二氢钠、氯化镁、琥珀酸、甲醇、乙酸乙酯、谷氨酸、硫代硫酸钠等合成富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂。

本发明具体合成步骤：

(1)取5～8g鱼腥草、10～12g地瓜藤、5～8g葛藤在韦氏搅切器中粉碎，加入10～15mL无水乙醇，过层析柱，用碳酸钙颗粒为固定相，丙酮为流动相进行分离，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；

(2)将上述混合物置于50mL具塞比色管中，在60～80℃恒温水浴中放置1.5h，加入1～2g蛋白质、0.5～1g果胶，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用乙醚定容，再用0.05～0.10μm滤膜过滤除菌；

(3)将1.0～1.5g磷酸二氢钠、0.5～1.0g氯化镁溶解于10mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30min，冷却至60～80℃，再加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；

(4)待高温高压灭菌后的磷酸二氢钠和氯化镁溶液，和滤膜除菌后的叶绿素a与细菌叶绿素混合液混合所得溶液冷却至室温时，加入10～15mL琥珀酸，调节pH＝4.6～6.0；

(5)在上述经高温高压灭菌后的磷酸二氢钠和氯化镁溶液，和滤膜除菌后的叶绿素a与细菌叶绿素混合液混合所得溶液以及加入了琥珀酸后形成的混合液中加入5～10mL甲醇、5～8mL乙酸乙酯，搅拌，维持温度在60～80℃，并以无菌操作加入10μg/L谷氨酸7～9mL，在100℃下灭菌20～25min，补充蒸发的水分，调整pH＝4.6～6.0后，灭菌20～25min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

(6)在上述清液中加入硫代硫酸钠0.1～0.15g，与0.5mol/L氯化镁溶液1～1.5mL混合，调节pH＝7.2～7.8，于110℃灭菌20～25min，冷却至室温，倒入灭菌试管中，在-3～-10℃下避光保存，备用。

本发明的生物制剂的使用方法：

准备5000mL浓度为50～150mg/L低浓度硝酸盐废水，保证pH在7.2～7.8情况下，注入5～10mL该生物制剂到水浮莲根系中，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中硝酸盐的含量。

实例1

取5g鱼腥草、10g地瓜藤、5g葛藤在韦氏搅切器中粉碎，加入10mL无水乙醇，过层析柱，用碳酸钙颗粒为固定相，丙酮为流动相进行分离，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；将上述混合物置于50mL具塞比色管中，在60℃恒温水浴中放置1.5h，加入1g蛋白质、0.5g果胶，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用乙醚定容，再用0.05μm滤膜过滤除菌；将1.0g磷酸二氢钠、0.5g氯化镁溶解于10mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30min，冷却60℃，再加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；待溶液冷却至室温时，加入10mL琥珀酸，调节pH＝4.6；在上述混合液中加入5mL甲醇、5～mL乙酸乙酯，搅拌，维持温度在60℃，并以无菌操作加入10μg/L谷氨酸7mL，在100℃下灭菌20min，补充蒸发的水分，调整pH＝4.6后，灭菌20min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；在上述清液中加入硫代硫酸钠0.1g，与0.5mol/L氯化镁溶液1mL混合，调节pH＝7.2，于110℃灭菌20min，冷却至室温，倒入灭菌试管中，在-3℃下避光保存，备用。

准备5000mL浓度为50mg/L低浓度硝酸盐废水，保证pH为7.2，注入5mL该生物制剂到水浮莲根系中，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中硝酸盐的含量。

结果表明：该生物制剂在水浮莲根系中对硝酸盐的浓缩因子达到18500，检测不到水体中硝酸盐的含量，即100％去除水中的硝酸盐。

实例2

取7g鱼腥草、11g地瓜藤、6.5g葛藤在韦氏搅切器中粉碎，加入12.5mL无水乙醇，过层析柱，用碳酸钙颗粒为固定相，丙酮为流动相进行分离，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；将上述混合物置于50mL具塞比色管中，在70℃恒温水浴中放置1.5h，加入1.5g蛋白质、0.75g果胶，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用乙醚定容，再用0.075μm滤膜过滤除菌；将1.25g磷酸二氢钠、0.75g氯化镁溶解于10mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30min，冷却70℃，再加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；待溶液冷却至室温时，加入12.5mL琥珀酸，调节pH＝5.3；在上述混合液中加入12.5mL甲醇、6.5mL乙酸乙酯，搅拌，维持温度在70℃，并以无菌操作加入10μg/L谷氨酸8mL，在100℃下灭菌23min，补充蒸发的水分，调整pH＝5.3后，灭菌23min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；在上述清液中加入硫代硫酸钠0.125g，与0.5mol/L氯化镁溶液1.25mL混合，调节pH＝7.5，于110℃灭菌23min，冷却至室温，倒入灭菌试管中，在-6℃下避光保存，备用。

准备5000mL浓度为100mg/L低浓度硝酸盐废水，保证pH为7.5，注入7mL该生物制剂到水浮莲根系中，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中硝酸盐的含量。

结果表明：该生物制剂在水浮莲根系中对硝酸盐的浓缩因子达到22500，检测不到水体中硝酸盐的含量，即100％去除水中的硝酸盐。

实例3

取一定量鱼腥草、地瓜藤、葛藤在韦氏搅切器中粉碎，加入无水乙醇，过层析柱，用碳酸钙颗粒为固定相，丙酮为流动相进行分离，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；将上述混合物置于具塞比色管中，在恒温水浴中放置，加入蛋白质、果胶，混合均匀，转移至容量瓶中，用乙醚定容，再用滤膜过滤除菌；将磷酸二氢钠、氯化镁溶解于去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌，冷却，再加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；待溶液冷却至室温时，加入1琥珀酸，调节pH＝6.0；在上述混合液中加入甲醇、乙酸乙酯，搅拌，并以无菌操作加入谷氨酸，灭菌，补充蒸发的水分，调整pH＝6.0后，灭菌后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；在上述清液中加入硫代硫酸钠与氯化镁溶液，调节pH＝7.8，灭菌，冷却至室温，倒入灭菌试管中，低温避光保存，备用。

准备5000mL浓度为150mg/L低浓度硝酸盐废水，保证pH为7.5，注入10mL该生物制剂到水浮莲根系中，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中硝酸盐的含量。

结果表明：该生物制剂在水浮莲根系中对硝酸盐的浓缩因子达到25500，检测不到水体中硝酸盐的含量，即100％去除水中的硝酸盐。

Claims (1)

1.一种富集微污染水体中硝酸盐含量的生物制剂合成方法，其特征在于具体制备过程为：

(1)取5～8g鱼腥草、10～12g地瓜藤、5～8g葛藤在韦氏搅切器中粉碎，加入10～15mL无水乙醇，过层析柱，用碳酸钙颗粒为固定相，丙酮为流动相进行分离，提取出叶绿素a和细菌叶绿素混合物；

(2)将上述混合物置于50mL具塞比色管中，在60～80℃恒温水浴中放置1.5h，加入1～2g蛋白质、0.5～1g果胶，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用乙醚定容，再用0.05～0.10μm滤膜过滤除菌；

(3)将1.0～1.5g磷酸二氢钠、0.5～1.0g氯化镁溶解于10mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30min，冷却至60～80℃，再加入滤膜除菌后的叶绿素a和细菌叶绿素混合液中；

(4)待高温高压灭菌后的磷酸二氢钠和氯化镁溶液，和滤膜除菌后的叶绿素a与细菌叶绿素混合液混合所得溶液冷却至室温时，加入10～15mL琥珀酸，调节pH＝4.6～6.0；

(5)在上述经高温高压灭菌后的磷酸二氢钠和氯化镁溶液，和滤膜除菌后的叶绿素a与细菌叶绿素混合液混合所得溶液以及加入了琥珀酸后形成的混合液中加入5～10mL甲醇、5～8mL乙酸乙酯，搅拌，维持温度在60～80℃，并以无菌操作加入10μg/L谷氨酸7～9mL，在100℃下灭菌20～25min，补充蒸发的水分，调整pH＝4.6～6.0后，灭菌20～25min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

(6)在上述清液中加入硫代硫酸钠0.1～0.15g，与0.5mol/L氯化镁溶液1～1.5mL混合，调节pH＝7.2～7.8，于110℃灭菌20～25min，冷却至室温，倒入灭菌试管中，在-3～-10℃下避光保存，备用。