CN105585641B - 一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法 - Google Patents

一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105585641B
CN105585641B CN201610126111.6A CN201610126111A CN105585641B CN 105585641 B CN105585641 B CN 105585641B CN 201610126111 A CN201610126111 A CN 201610126111A CN 105585641 B CN105585641 B CN 105585641B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
bacterium
activated sludge
sludge
extracted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610126111.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105585641A (zh
Inventor
冯骞
忻亥笑
于阳阳
薛朝霞
方芳
操家顺
李超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Hehai Technology Ltd
Original Assignee
Nanjing Hehai Technology Co Ltd
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Hehai Technology Co Ltd, Hohai University HHU filed Critical Nanjing Hehai Technology Co Ltd
Priority to CN201610126111.6A priority Critical patent/CN105585641B/zh
Publication of CN105585641A publication Critical patent/CN105585641A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105585641B publication Critical patent/CN105585641B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/006—Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
    • C08B37/0084—Guluromannuronans, e.g. alginic acid, i.e. D-mannuronic acid and D-guluronic acid units linked with alternating alpha- and beta-1,4-glycosidic bonds; Derivatives thereof, e.g. alginates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0003—General processes for their isolation or fractionation, e.g. purification or extraction from biomass

Abstract

本发明公开了一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，本发明方法直接取用污水处理厂剩余污泥为原料，经清洗、离心后，将得到的活性污泥置于碳酸钠溶液中，再经超声预处理，于室温下消解后，离心法获得上清液；将上清液pH值调节至6～7后，加入氯化钙进行钙析，得到反应后产生的沉淀，清洗；将清洗后的藻酸钙沉淀置于NaCl溶液中，并加入钠型阳离子交换树脂，连续搅拌进行离子交换脱钙，即可获得藻酸钠溶液；最后向该溶液中倒入无水乙醇得到高稳定性的细菌藻酸钠固体。本发明提取方法能耗低、成本低，可以从活性污泥中提取出稳定性较好的产品，适合实际生产需求。

Description

一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种从活性污泥中提取高稳定性细菌藻酸盐的方法，属于环境工程污水处理技术领域。
背景技术
近几年来，我国的污水处理工作有了前所未有的发展，污水处理厂在解决我国水污染问题方面取得了巨大的进步，在很大程度上缓解了我国水污染的危机，但产生的大量污泥也面临处理困难的问题，根据报道，污泥处理费用占到了污水处理厂总体运行费用的20％至45％，有的甚至高达60％，因此，如何有效的处理污泥，将其转变为一种具备经济价值的再生资源，是众多污水处理厂迫切需要解决的问题。
研究表明，胞外多糖是活性污泥胞外聚合物中的重要成分，而细菌藻酸盐又是胞外多糖中重要的多糖组分。细菌藻酸盐可以作为海藻酸盐的潜在替代物，有广泛的应用价值。比如用作纺织品的上浆剂和印花浆，同时作为增稠剂、稳定剂、乳化剂大量应用于食品工业中；用于增加血容量和维持血压，排除烧伤所产生的组胺类毒素以及对创伤失血、手术前后循环系统的稳定、大量出血性休克、烧伤性休克、高烧和急性痢疾所导致的全身脱水等有良好的治疗效果，还具有使胆固醇排出体外，抑制Pb、Cd、Sr被人体吸收以及保护肠胃道整肠、减肥、降血糖的作用。
王琳等人通过酸凝-酸化法从污泥中提取得到细菌藻酸盐。该方法将污泥用去离子水清洗并烘干至恒重，在将污泥置于Na2CO3溶液中，于80℃高温下消化至有气泡溢出，然后冷却至室温，过滤得到上清液，之后向其加入酸液调节pH至2，获得藻酸沉淀，离心收集沉淀后，加入NaOH溶解沉淀，最后再加入无水乙醇与之混合产生细菌藻酸钠沉淀，收集产生的沉淀于60-70℃下烘干后即得细菌藻酸钠固体。该方法虽能有效的提取细菌藻酸盐，但取用的污泥需烘干至恒重，而目前绝大多数污水处理厂的剩余污泥含水率很高，降低污泥含水量成本很大，经机械脱水后污泥含水率也在97％左右，因此，这种以烘干后的污泥为细菌藻酸盐的提取原料成本过大，势必无法用于污水处理厂剩余污泥的二次利用，且后续消化过程中为维持80℃水浴也必然导致能耗较大，不适用于诸多没有条件进行水浴加热的现场，加上提取过程中为了调节pH至2，需消耗大量酸，之后又需加入大量碱以获得藻酸钠，不但成本较大，且根据相关报道，酸化过程中生成的藻酸沉淀不稳定、易降解，之后加入大量的碱液还会引起藻酸钠碱性降解，因此，该方法的产品收率和获得的产品质量都不高，并不适合实际生产。因此一种能提高产品产率和产品质量的提取方法的开发很有必要。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种提取细菌藻酸盐的方法，该方法成本低，且得到的产物具有高的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，具体包括如下步骤：
步骤1，取污水处理厂的剩余污泥作为污泥样本；
步骤2，将步骤1的污泥样本转移至Na2CO3溶液中，于40～50W超声波下进行预处理；将污泥样本和Na2CO3溶液置于超声中反应能够最大程度地分散活性污泥细胞，增大其与碳酸钠溶液的接触，从而提高反应效率；
步骤3，将步骤2处理后的活性污泥-碳酸钠混合液于室温下消解6～8h(超声反应后沉置一段时间)；
步骤4，将消解后的混合液于12000rpm下离心得到上清液；
步骤5，调节上清液的pH值为6～7，然后加入一定量的氯化钙溶液进行钙析，离心得到细菌藻酸钙沉淀，将细菌藻酸钙沉淀进行多次清洗处理以去除残留无机盐，避免影响后续得到的海藻酸钠的纯度；
步骤6，离子交换脱钙：将步骤5的细菌藻酸钙沉淀置于NaCl溶液中，再往NaCl溶液中加入一定量的钠型阳离子交换树脂，连续搅拌进行离子交换脱钙，最后于10000rpm下离心得到细菌藻酸钠溶液；离子交换脱钙为可逆反应，采用钠型阳离子交换树脂既可去除脱钙过程产生的Ca2+，又能释放Na+，从而保证混合液中Na+的含量，使离子交换脱钙过程进行地更为彻底；
步骤7，向步骤6的细菌藻酸钠溶液中加入一定量的无水乙醇，并于12000rpm下离心得到絮状沉淀，将絮状沉淀烘干后即可得到所需的细菌藻酸钠固体。
其中，步骤2中，所述Na2CO3溶液的浓度为0.2mol/L，对于每1mLNa2CO3溶液，所述污泥样本的加入量为5ml。
其中，步骤3中，所述消解温度为15～25℃。
其中，步骤5中，所述氯化钙溶液的质量百分比浓度为10％，所述氯化钙溶液的加入量为100～150ml。
其中，步骤6中，所述NaCl溶液的质量百分比浓度为15％，对于每1g细菌藻酸钙沉淀，所需NaCl溶液体积为100～150ml，所需钠型阳离子交换树脂的质量10～50g，钠型阳离子交换树脂可再生使用，从而降低了生产成本。
其中，步骤7中，所述烘干温度为60℃。
有益效果：相比于现有技术，本发明提取细菌藻酸盐的方法无需在反应过程中用水浴保持高温状态，这样不仅节能环保，而且也降低了生产成本；另外，本发明方法的原料活性污泥无需烘干，可直接取用污水处理厂排放的剩余污泥，适合实际生产需求；最后，本发明方法得到的细菌藻酸盐具有高的稳定性和较高的粘度，不易被降解，从而本发明方法得到的产品质量更好。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，具体包括如下步骤：
步骤1，得到污泥样本：取1000ml活性污泥(MLSS约为3500mg/L)，用去离子水清洗三次后，于5000rpm下离心15分钟获得污泥样本；
步骤2，将步骤1的污泥样本置于200ml、浓度为0.2mol/L的Na2CO3溶液中，于50W的超声波下预处理15s，使活性污泥絮体离散，但又不破坏污泥细胞；
步骤3，将步骤2处理后的活性污泥-碳酸钠混合液于室温(15℃)下消解6h；
步骤4，将消解后的混合液于12000rpm下离心30分钟得到上清液；
步骤5，向步骤4的上清液中滴加0.1mol/L的盐酸，直至上清液的pH值为6，然后往上清液中加入100mL、质量百分比浓度为10％的氯化钙溶液进行钙析，使可溶性的细菌藻酸钠转化为不溶性的细菌藻酸钙沉淀，静置1.5小时，于12000rpm下离心收集细菌藻酸钙沉淀，用去离子水清洗三遍，以去除残留的无机盐；
步骤6，离子交换脱钙：将步骤5的细菌藻酸钙沉淀置于100mL、质量百分比浓度为15％的NaCl溶液中，并往NaCl溶液中加入50g钠型阳离子交换树脂，连续搅拌1小时脱钙，然后于10000rpm下离心30分钟获得细菌藻酸钠溶液；
步骤7，向步骤6的细菌藻酸钠溶液中加入150mL无水乙醇，并于12000rpm下离心得到絮状沉淀，将絮状沉淀于60℃烘干后即可得到所需的细菌藻酸钠固体。
实施例1所得的细菌藻酸钠固体质量为242mg，pH为7，粘度为72mPa·s，用40℃水浴加热四天测定本发明方法提取的细菌藻酸钠粘度稳定性，结果显示，粘度基本没有发生变化，证明本发明方法提取的细菌藻酸钠不仅稳定性好且还具有较高的粘度。
实施例2
一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，具体包括如下步骤：
步骤1，得到污泥样本：取1000ml活性污泥(MLSS约为3500mg/L)，用去离子水清洗三次后，于5000rpm下离心15分钟获得污泥样本；
步骤2，将步骤1的污泥样本置于200ml、浓度为0.2mol/L的Na2CO3溶液中，于50W的超声波下预处理15s，使活性污泥絮体离散，但又不破坏污泥细胞；
步骤3，将步骤2处理后的活性污泥-碳酸钠混合液于室温(25℃)下消解8h；
步骤4，将消解后的混合液于12000rpm下离心30分钟得到上清液；
步骤5，向步骤4的上清液中滴加0.1mol/L的盐酸，直至上清液的pH值为7，然后往上清液中加入150mL、质量百分比浓度为10％的氯化钙溶液进行钙析，使可溶性的细菌藻酸钠转化为不溶性的细菌藻酸钙沉淀，静置3小时，于12000rpm下离心收集细菌藻酸钙沉淀，用去离子水清洗三遍，以去除残留的无机盐；
步骤6，离子交换脱钙：将步骤5的细菌藻酸钙沉淀置于150mL、质量百分比浓度为15％的NaCl溶液中，并往NaCl溶液中加入30g钠型阳离子交换树脂，连续搅拌1小时脱钙，然后于10000rpm下离心30分钟获得细菌藻酸钠溶液；
步骤7，向步骤6的细菌藻酸钠溶液中加入150mL无水乙醇，并于12000rpm下离心得到絮状沉淀，将絮状沉淀于60℃烘干后即可得到所需的细菌藻酸钠固体。
实施例2所得的细菌藻酸钠固体质量为246mg，pH为7，粘度为74mPa·s，用40℃水浴加热四天测定本发明方法提取的细菌藻酸钠粘度稳定性，结果显示，粘度基本没有发生变化，证明本发明方法提取的细菌藻酸钠不仅稳定性好且还具有较高的粘度。
对比实施例
一种细菌藻酸盐的提取方法，包括如下步骤：
步骤1，得到污泥样本：将活性污泥用去离子水清洗三次，然后置于干燥箱中于30℃下干燥至恒重；
步骤2，取3.5g步骤1中的污泥样本置于200mL、浓度为0.2mol/L的Na2CO3溶液中，水浴加热、搅拌至有气泡溢出；
步骤3，将上述加热搅拌后的产物冷却至室温(15～25℃)，然后用滤布滤去残渣，获得上清液；
步骤4，调节pH值：在上清液中滴入10mL、浓度为1mol/L的HCl溶液，调节pH值至2，形成藻酸沉淀，待完全沉淀后，离心收集藻酸沉淀；
步骤5，将步骤4中获得的藻酸沉淀溶解于100mL、浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中，即可制得细菌藻酸钠溶液；
步骤6，向步骤6的细菌藻酸钠溶液中加入150mL无水乙醇，并于12000rpm下离心得到絮状沉淀，将絮状沉淀于60℃烘干后即可得到所需的细菌藻酸钠固体；
对比实施例所得的细菌藻酸钠固体质量为236mg，pH为7，粘度为64mPa·s，用40℃水浴加热四天测定该方法提取的细菌藻酸钠粘度稳定性，结果显示，细菌藻酸钠固体的粘度下降了20％。
本发明提取高稳定性细菌藻酸盐的方法所用污泥可直接取用污水处理厂的剩余污泥，无需烘干，无需高温水浴，极大降低了整体生产成本和能耗，适合实际生产需求，Na2CO3溶液常温消解的提取方式使其更为节能环保，能够用于没有条件进行水浴加热的现场，且离子交换脱钙步骤中采用的钠型阳离子交换树脂可再生，进一步降低了生产成本，又避免了加入大量酸、碱液，从而既避免了生成藻酸这一不稳定、易降解的中间产物，也避免了藻酸钠的碱性降解，使所提取的细菌藻酸盐具有更好的稳定性。

Claims (5)

1.一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1，取污水处理厂的剩余污泥作为污泥样本；
步骤2，将步骤1的污泥样本转移至Na2CO3溶液中，于40～50W超声波下进行预处理；
步骤3，将步骤2处理后的活性污泥-碳酸钠混合液于15～25℃下消解6～8h；
步骤4，将消解后的混合液于12000rpm下离心得到上清液；
步骤5，调节上清液的pH值为6～7，然后加入一定量的氯化钙溶液进行钙析，离心后得到细菌藻酸钙沉淀，将得到的细菌藻酸钙沉淀进行多次清洗处理；
步骤6，将步骤5的细菌藻酸钙沉淀置于NaCl溶液中，再往NaCl溶液中加入一定量的钠型阳离子交换树脂，连续搅拌进行离子交换脱钙，最后于10000rpm下离心得到细菌藻酸钠溶液；
步骤7，向步骤6的细菌藻酸钠溶液中加入一定量的无水乙醇，并于12000rpm下离心得到絮状沉淀，将絮状沉淀烘干后即得到所需的细菌藻酸钠固体。
2.根据权利要求1所述的从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于：步骤2中，所述Na2CO3溶液的浓度为0.2mol/L，对于每1mLNa2CO3溶液，所述污泥样本的加入量为5ml。
3.根据权利要求1所述的从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于：步骤5中，所述氯化钙溶液的质量百分比浓度为10％，所述氯化钙溶液的加入量为100～150ml。
4.根据权利要求1所述的从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于：步骤6中，所述NaCl溶液的质量百分比浓度为15％，对于每1g细菌藻酸钙沉淀，所述NaCl溶液的加入量为100～150ml，所述钠型阳离子交换树脂的加入量10～50g。
5.根据权利要求1所述的从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于：步骤7中，所述烘干温度为60℃。
CN201610126111.6A 2016-03-04 2016-03-04 一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法 Active CN105585641B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610126111.6A CN105585641B (zh) 2016-03-04 2016-03-04 一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610126111.6A CN105585641B (zh) 2016-03-04 2016-03-04 一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105585641A CN105585641A (zh) 2016-05-18
CN105585641B true CN105585641B (zh) 2017-10-03

Family

ID=55925571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610126111.6A Active CN105585641B (zh) 2016-03-04 2016-03-04 一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105585641B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2016441B1 (en) * 2016-03-16 2017-10-05 Univ Delft Tech Alginate extraction method.
CN108570115A (zh) * 2018-03-30 2018-09-25 北京建筑大学 一种胞外聚合物中多糖的回收方法
CN109180831A (zh) * 2018-09-30 2019-01-11 薛蔚琦 以市政污水处理厂活性污泥为原料提取并纯化硫酸多糖的方法
CN112538122A (zh) * 2020-12-16 2021-03-23 华润环保发展有限公司 一种从活性污泥中提取海藻多糖的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1369445A (zh) * 2002-03-22 2002-09-18 邵胜学 污水处理产生活性污泥的处理及提取蛋白质的方法
CN100551933C (zh) * 2007-11-26 2009-10-21 中国海洋大学 一种提取细菌藻酸盐的方法
CN102229626A (zh) * 2011-04-06 2011-11-02 王建辉 一种活性污泥海藻糖的提取方法
CN104628811B (zh) * 2015-01-16 2018-04-06 江苏科技大学 一种好氧颗粒污泥总蛋白的提取方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105585641A (zh) 2016-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105585641B (zh) 一种从活性污泥中提取细菌藻酸盐的方法
CN101983973B (zh) 一种卡拉胶的提取与加工工艺
CN103981237B (zh) 一种秸秆全利用制备低聚木糖、木质素和微晶纤维素的方法
CN103172761B (zh) 一种高品质褐藻酸钠节能减排的生产方法
CN104788584A (zh) 一种甲壳类原料清洁生产壳聚糖及羧甲基壳聚糖新工艺
CN102086464B (zh) 一种甲壳素的制备方法
CN106967442A (zh) 一种土壤镉钝化剂及其制备方法与应用
CN101200505A (zh) 利用虾壳制备高脱乙酰度及高黏度壳聚糖的方法
CN104403015A (zh) 红藻多糖的加工方法
CN101993257B (zh) 氨基葡萄糖盐酸盐的废酸液制备高活性复合有机肥料的方法
CN106496351A (zh) 一种高效提取海藻中营养物质的方法
CN101899479B (zh) 利用农林废弃物制备木糖醇的生产方法
CN106232825A (zh) 使用阳离子化合物加工木质纤维素材料的方法
CN106702802A (zh) 一种离子液体‑氨基磺酸二元体系从秸秆中提取高纯纤维素的方法
CN108752499A (zh) 一种从微生物发酵液中分离提纯可得然多糖的方法
CN103833870A (zh) 一种从苹果渣中提取低甲氧基果胶的方法
CN107759735B (zh) 一种水不溶性半纤维素接枝聚丙烯酰胺及其制备与应用
CN101289380B (zh) 一种利用马氏珠母贝贝壳制备丙酸钙的方法
CN108998491A (zh) 一种提取牡丹籽粕中蛋白质的方法
CN103193897B (zh) 一种酶解法生产褐藻酸钠联产甘露醇和碘的方法
CN104292361A (zh) 钙凝-螯合剂法从活性染料印花废水中回收海藻酸钠
CN103951116A (zh) 一种处理肠衣加工废水的方法及处理产物的应用
CN103951156B (zh) 一种利用甘蔗渣制备的污泥脱水絮凝剂及其制备方法
CN101983974B (zh) 食品添加剂g型褐藻胶提取及加工工艺
CN105039417A (zh) 一种浒苔水解物发酵制备微生物絮凝剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181228

Address after: Room 1538, 15th floor, 70 Qingjiang South Road, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee after: Nanjing River Seawater Science and Technology Innovation Development Co.,Ltd.

Address before: No. 8, Jiangning District, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu

Co-patentee before: NANJING HEHAI TECHNOLOGY Ltd.

Patentee before: HOHAI University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201229

Address after: No.70, Qingjiang South Road, Gulou District, Nanjing, Jiangsu Province, 210000

Patentee after: NANJING HEHAI TECHNOLOGY Ltd.

Address before: Room 1538, 15 / F, No. 70, Qingjiang South Road, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province, 210019

Patentee before: Nanjing River Seawater Science and Technology Innovation Development Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right