CN106011124A

CN106011124A - 一种白腐菌生物微球及制备方法

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Publication number: CN106011124A
Application number: CN201610635776.XA
Authority: CN
Inventors: 李彦春; 徐旭东; 祝德义
Original assignee: Qilu University of Technology
Current assignee: Shandong Jiqing Technology Service Co ltd
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2036-08-05
Also published as: CN106011124B

Abstract

本发明涉及一种白腐菌生物微球及制备方法，步骤包括制备植物秸秆粉末与白腐菌的共基质体和制备白腐菌生物微球，白腐菌生物微球内包埋植物杆粉末与白腐菌的共基质体。本发明制备的生物微球克服了目前白腐菌处理废水时稳定性低、固定化白腐菌消耗营养基来源的问题，可以用于处理制革、毛皮、纺织印染等行业产生的废水，其无需外加营养源，环境适应性强，降解能力强，无毒，无安全隐患。

Description

一种白腐菌生物微球及制备方法

技术领域

本发明属于应用微生物与水处理技术领域，涉及一种用于处理染料、栲胶、含铬废水的吸附降解材料，具体涉及一种白腐菌生物微球及制备方法。

背景技术

制革行业复鞣染色工段使用了大量复鞣剂和染料等难降解有机化合物，植物鞣剂、合成鞣剂和染料多为难降解的芳香族有机化合物，现行工艺对综合废水主要利用细菌在好氧和厌氧条件下进行生物处理，这种处理方法难以解决难降解芳香族化合物的污染问题。研究行之有效的难降解有机污染物处理方法成为制革废水处理的重要课题。白腐菌具有独特的降解能力，在环境保护领域中具有很大的发展前景，是环境保护领域的强劲的生力军。但由于白腐菌对生长环境要求苛刻，对营养基质的依赖性以及其生理代谢具有特殊性，重复利用率较低，进而阻碍了其工业化运用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种实用效果强，对染料及其它芳香族化合物降解效能高，重复利用率高，成本低廉的白腐菌生物微球及制备方法。

本发明制备的白腐菌生物微球可以在脱离外源营养基的情况下进行废水的处理，进而降低了对外界环境的苛刻要求，降低了处理废水的成本。另外此白腐菌生物微球对多种废水具有降解效果，应用范围广。在使用过程中，具有重复使用性好，工业应用性强的特点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种白腐菌生物微球的制备方法，包括以下步骤：

1）制备植物秸秆粉末纤维：

采用秸秆粉碎机对植物秸秆进行粉碎，然后过200目筛网，得植物秸秆粉末纤维；

2）采用下述a或b方法制备植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体：

a）白腐菌在液体培养基中培养5～7天，过滤滤除培养基并收集菌丝，将收集的菌丝置于水中，用玻璃珠打散菌丝并摇碎摇匀，加入植物秸秆粉末纤维，菌丝与植物秸秆粉末纤维质量比为8～10:1，混匀，然后在液体培养基内培养2天，用细纱布滤除培养基，得到植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体；

b）白腐菌在固体培养基中培养5～7天，收集孢子，置于水中，玻璃珠打散孢子并摇碎摇匀，加入植物秸秆粉末纤维，孢子与植物秸秆粉末纤维质量比为1: 5～10，混匀，然后在液体培养基内培养1～3天，用细纱布滤除培养基，得到植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体；

3）制备白腐菌生物微球：

按质量比0.5～2:1称取植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体和包埋材料，将称取的包埋材料溶于6～30倍质量的蒸馏水中，磁力加热搅拌溶解，待冷却至30℃加入植物秸秆粉末纤维与白腐菌的共基质体，磁力搅拌5min，使其混合均匀，然后滴加到包埋材料固定溶液中，静置1～2h后，用生理盐水洗涤，得白腐菌生物微球。

步骤1）中，所述的植物秸秆为高粱秸杆或玉米秸秆。不通过200目的为长纤维部分，通过200目的粒子构成约75μm的细小纤维。

步骤2）中，所述的白腐菌优选黄孢原毛平革菌、变色栓菌。

步骤2）中，所述的液体培养基组分为：葡萄糖20g/L，KH₂PO₄ 2g/L，MgSO₄0.25g/L，CaCl₂0.1g/L，MnSO₄ 5mg/L，VB₁5mg/L，酒石酸铵0.2g/L，微量元素150mL/L。

步骤2）中，所述的固体培养基组分为：土豆浸出液 200g/L，葡萄糖20g/L，琼脂20g/L ，KH₂PO₄3g/L，MgSO₄ 1.5g/L。

步骤3），所述的包埋材料为海藻酸钠、聚乙烯醇和琼脂中的一种或几种混合。

步骤3），所述包埋材料固定溶液为氯化钙水溶液、磷酸缓冲溶液或氯化钙的硼酸饱和溶液；所述的氯化钙水溶液质量浓度为1.5～3%，所述的氯化钙的饱和硼酸溶液中氯化钙的质量浓度为1.5～3%；所述的磷酸缓冲溶液为磷酸钾缓冲液，包含1.5%wt 的K₂HPO₄和0.2% wt 的KH₂PO₄。

本发明白腐菌生物微球中，白腐菌细胞为白腐菌菌丝或孢子；白腐菌细胞为菌丝时，浓度30～40 g/L，湿重，白腐菌细胞为孢子时，浓度0.21836×10⁸～0.25926×10⁸cell/cm³。

所述的白腐菌生物微球在0～3℃下冷藏保存，可用于处理制革、染色、栲胶等行业废水。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1）稳定性强。白腐菌生物微球对白腐菌采用了固定化处理方法，其固定化形式提高了白腐真菌降解反应的有效性。白腐菌对染料及栲胶的降解主要依靠木质素降解酶系，原有技术在进行废水处理时搅动及水流的作用影响游离体系下白腐菌产生木质素降解酶系，白腐菌生物微球能有效避免搅动所引起的负面效应。白腐菌生物微球中含有植物秸秆粉末，植物秸秆粉末中除含有氮、磷、钾和有机碳养分外，还存在相当数量的中量、微量元素和氨基酸等营养成分，可作为白腐菌良好的养分供给源。白腐菌能分解利用木质素，可以使菌体更容易固定在这些材料上，增大其稳定性。白腐菌最初就是从腐木中提取的，对植物类材料有特殊的适应性，表现出较好的生长状态，对外界环境适应性强。白腐菌生物微球重复利用率极高，生长过程中初期可利用包埋的植物秸秆粉末作为营养物质，在处理废水的同时可利用降解产物，进而延长使用时间。

2）环境友好。白腐菌生物微球可直接应用于废水处理，不需对废水中投加外加营养源，进而减少了二次污染。本发明中采用资源丰富的植物秸秆进行粉碎，粉碎物与白腐菌形成共基质体，合理的利用了农业废弃物；而白腐菌生物微球在处理完染料及栲胶废水后可以有效从生物反应器中分离，分离出的生物微球的菌丝体可作为有机肥料使用，对环境无污染。

3）降解效果好。白腐菌生物微球体系为白腐菌的生长提供了优良的环境，外界环境对白腐菌产生木质素降解酶系的不利影响在外球体的保护下被降到很低，使其在处理染料及栲胶废水时表现出优异的效果。

附图说明

图1为本发明实施例1白腐菌生物微球；

图2为白腐菌生物微球球面超景深显微镜图像；

图3为白腐菌生物微球切面超景深显微镜图像；

图4 为处理染料使用一个周期后的白腐菌生物微球；

图5 为处理染料使用五个周期后的白腐菌生物微球；

图6 为白腐菌生物微球处理前后的染料溶液；

图7 为染料溶液被白腐菌生物微球处理前后吸光度的变化。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明作进一步的描述，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本发明内容所作的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。

实施例1

1）制备植物秸秆粉末纤维：

采用秸秆粉碎机对植物秸秆进行粉碎，然后过200目筛网，得约75μm的植物秸秆粉末纤维；

2）制备植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体：

白腐菌（黄孢原毛平革菌）在液体培养基上培养一周，过滤，收集白腐菌菌丝，置于水中，玻璃珠打散菌丝并摇碎摇匀，加入植物秸秆粉末纤维，菌丝与植物秸秆粉末纤维质量比为10:1，混匀，将混匀体在液体培养基内培养2天，采用细纱布进行过滤去除培养基，得到植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体；液体培养基组分为：葡萄糖20g/L，KH₂PO₄ 2g/L，MgSO₄0.25g/L，CaCl₂0.1g/L，MnSO₄ 5mg/L，VB₁5mg/L，酒石酸铵0.2g/L，微量元素150mL/L；

3）制备白腐菌生物微球：

按质量比0.5:1称取植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体和包埋材料，将称取的包埋材料溶于30倍质量的蒸馏水中，磁力加热搅拌溶解，待冷却至30℃加入植物秸秆粉末纤维与白腐菌的共基质体，磁力搅拌5min，使其混合均匀，采用医用注射器抽取混合均匀物缓慢滴入至质量分数2%的氯化钙水溶液中，静置1h后，采用生理盐水洗涤，得到白腐菌生物微球。

本实施例白腐菌生物微球中，白腐菌细胞为白腐菌菌丝，浓度 33.6 g/L，湿重。

采用本实施例白腐菌生物微球处理染料废水（50mg/L)，观察染料降解效果；染料七天脱色率达到85.51%，重复使用35天时间内染料脱色率保持在80%以上。开放体系下白腐菌生物微球对染料的脱色率仍维持在70%以上。

实施例2

1）制备植物秸秆粉末纤维：

2）制备植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体：

白腐菌（变色栓菌）在固体培养基（组分为：土豆浸出液 200g/L，葡萄糖20g/L，琼脂20g/L ，KH₂PO₄3g/L，MgSO₄ 1.5g/L）上培养一周，采用接种环轻刮固体培养基表面收集白腐菌孢子，置于水中，玻璃珠打散孢子并摇碎摇匀，加入植物秸秆粉末纤维，孢子与植物秸秆粉末纤维质量比为1:10，混匀，将混匀体在液体培养基（组分为：葡萄糖20g/L，KH₂PO₄ 2g/L，MgSO₄0.25g/L，CaCl₂0.1g/L，MnSO₄ 5mg/L，VB₁5mg/L，酒石酸铵0.2g/L，微量元素150mL/L）内培养2天，采用细纱布进行过滤去除培养基，得到植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体；

3）制备白腐菌生物微球：

聚乙烯醇和海藻酸钠按6:1的质量比称取，将称取的海藻酸钠和聚乙烯醇溶于6倍质量的蒸馏水磁力加热搅拌溶解，待冷却至30℃加入总质量7%的植物秸秆粉末与白腐菌共基质体（植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体和包埋材料质量比为 1:2），磁力搅拌5min，使其混合均匀，然后用医用注射器抽取混合均匀物缓慢滴入至含有2.5%质量分数氯化钙的饱和硼酸溶液中，静置1h后，采用生理盐水洗涤，得到白腐菌生物微球。

本实施例白腐菌生物微球中，白腐菌细胞为白腐菌孢子，浓度0.218×10⁸cell/cm³。

采用本实施例白腐菌生物微球处理栗木栲胶溶液(400mg/L)及重金属铬共基质（液体中含三价铬的量为100mg/L)条件下的栗木栲胶溶液（400mg/L），两种条件下白腐菌生物微球对栗木栲胶10天降解率都达到90%以上。

本发明实施例制备了可用于处理制革、染色、栲胶等行业废水的白腐菌生物微球，其制备出的白腐菌生物微球样品（实施例1）及其处理废水效果如附图所示：

.白腐菌生物微球如图1所示；

.白腐菌生物微球显微镜效果图如图2、图3所示；

.处理染料后的白腐菌生物微球如图4、图5所示，取一周时间为一个周期，每个周期结束后，固液分离，加入新的待脱色的染料溶液进行下一周期的脱色；

.白腐菌生物微球处理染料，染料脱色前、脱色中（脱色4天时）和脱色周期结束后溶液状态的变化如图6所示；

.染料溶液脱色前后紫外可分光光度计扫描谱的变化。

Claims

1.一种白腐菌生物微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备植物秸秆粉末纤维：

3）制备白腐菌生物微球：

按质量比0.5～2:1称取植物秸秆粉末纤维与白腐菌共基质体和包埋材料，将称取的包埋材料溶于6~30倍质量的蒸馏水中，磁力加热搅拌溶解，待冷却至30℃加入植物秸秆粉末纤维与白腐菌的共基质体，磁力搅拌5min，使其混合均匀，然后滴加到包埋材料固定溶液中，静置1~2h后，用生理盐水洗涤，得白腐菌生物微球。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述的植物秸秆为高粱秸杆或玉米秸秆。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的白腐菌优选黄孢原毛平革菌、变色栓菌。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的液体培养基组分为：葡萄糖20g/L，KH₂PO₄ 2g/L，MgSO₄0.25g/L，CaCl₂0.1g/L，MnSO₄ 5mg/L，VB₁5mg/L，酒石酸铵0.2g/L，微量元素150mL/L。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的固体培养基组分为：土豆浸出液 200g/L，葡萄糖20g/L，琼脂20g/L，KH₂PO₄3g/L，MgSO₄ 1.5g/L。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述的包埋材料为海藻酸钠、聚乙烯醇和琼脂中的一种或几种混合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述包埋材料固定溶液为氯化钙水溶液、磷酸缓冲溶液或氯化钙的硼酸饱和溶液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的氯化钙水溶液质量浓度为1.5～3%，所述的氯化钙的饱和硼酸溶液中氯化钙的质量浓度为1.5～3%；所述的磷酸缓冲溶液为磷酸钾缓冲液，包含1.5%wt 的K₂HPO₄和0.2% wt 的KH₂PO₄。

9.一种权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的白腐菌生物微球。

10.根据权利要求9所述白腐菌生物微球，其特征在于：白腐菌生物微球中，白腐菌细胞为白腐菌菌丝或孢子；白腐菌细胞为菌丝时，浓度30～40g/L，湿重，白腐菌细胞为孢子时，浓度 0.21836×10⁸～0.25926×10⁸cell/cm³。