CN109055349A - 一种光合细菌的固定化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光合细菌的固定化方法，其方法包括：将煤渣粉碎过筛，盐酸浸泡，清洗，烘干；建筑废弃物粉碎过筛烘干，盐酸浸泡洗去杂物；将煤渣与建筑废料混合后加入盐酸得到废料混合液；在磁力搅拌下，椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液充分混匀搅拌，制球机制球，干燥，得载体球；将干酪素、包埋剂、保护剂、光合细菌菌剂混合搅拌均匀，再将载体球投入混合交联，挂膜固定到含有光合细菌固定化球。所制得的光合细菌固定化球生产成本低，菌球机械强度好，使用寿命长，菌体附着牢固，菌种可保持较高活性，使用寿命长。

Description

一种光合细菌的固定化方法
技术领域
本发明涉及细菌固定化技术领域，特别是涉及一种光合细菌的固定化方法。
背景技术
光合细菌广泛分布于自然界中，能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，因为其理化性质目前广泛应用与污水处理领域。但是光合细菌在废水处理中还是会存在一些问题，如光合细菌的细胞难自然沉降、固液难分离、光合细菌容易流失等。因此细菌固定化可以解决上述问题。固定化指限制活的细胞或生物大分子在水中的自由运动，固定在一定范围内，经过固定化的细胞，可以具有更持久的细胞活力，耐受性和抗毒性增强，还可以避免菌体流失，提高菌体利用率，提高水质处理效率，还可以回收再利用。
固定光合细菌的载体需要具有较强吸附性且表面粗糙、孔隙率大的特点。无机材料载体如沸石、活性炭等。有机材料载体有海藻酸钠、聚乙烯醇以及软性纤维等。均大量应用于细菌固定化产业中。
中国专利（CN201510109324.3）一种用于制备微生物固定化颗粒的凝胶液，使用煤渣与聚乙烯醇有机粘合剂制得到负载力强，抗冲击的固定化颗粒。但聚乙烯醇使一种致癌物质，对人身体和环境都会带来不良影响。中国专利（CN201810142003.7）一种以石膏为载体固定化硝化类细菌的方法,使用石膏为载体减少了生产成本，但其强度较差使用寿命较短。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种光合细菌的固定化方法，所制得的光合细菌固定化球生产成本低，菌球机械强度好，使用寿命长，菌体附着牢固，菌种可保持较高活性，使用寿命长。
本发明的技术方案如下：
1.一种光合细菌的固定化方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将煤渣粉碎过筛，用过量0.2～0.3mol/L盐酸溶液浸泡8～10h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.1～0.2mol/L盐酸浸泡20～30min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的15～25%的0.1～0.2mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比（0.5～2）：（5～8）：20充分混匀于磁力搅拌4～8h；
（3）将干酪素、包埋剂、保护剂、光合细菌菌剂按质量比（2～4）：（3～8）：（1～3）：1混合，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联5～10h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。
作为本发明的进一步说明，所述建筑废弃物为除去废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属等杂质的渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块的混合物。
作为本发明的进一步说明，所述的包埋剂为卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠中的一种或两种组合。
作为本发明的进一步说明，所述保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾。
作为本发明的进一步说明，步骤（1）中过筛的筛子均为20～100目。
作为本发明的进一步说明，步骤（2）中搅拌温度为80～100℃，搅拌速率为200～300r/min。
煤渣为废弃物，可二次利用实现可持续发展要求。煤渣中含有二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等金属元素，经过酸洗去大量金属但最后的溶液中还残留少量金属离子，盐酸可使煤渣表面更粗糙甚至达到多孔结构，大大增加其比表面积，其结构适合作为固定化基质。
目前建筑废料堆积成山，也可对其进行二次利用。其成分主要为氧化钙和二氧化硅，使用酸洗去杂物和少量金属再用盐酸反应与其生产氯化钙与少量氢氧化钙，可以加快后续载体球的成型和机械强度，盐酸浸泡可使废料表面更粗糙甚至达到多孔结构，大大增加其比表面积。
椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液制备载体球，所用材料安全无毒，醋酸乙烯树脂增加其机械强度、韧性和使用寿命；椰油酸单乙醇酰胺具有亲水和疏水的两性官能团能将醋酸乙烯树脂与废料混合液良好的相容交联，并使废料在胶体中分散均匀；树脂和椰油酸单乙醇酰胺所带的官能团可以与氯化钙产生络合物，加快制备速率，同时增加了载体的机械强度、韧性、耐冲击性、耐磨损性，增加其使用寿命。
加入保护剂与菌剂投入载体基材中混合交联，使用干酪素、天然包埋剂两者与树脂和椰油酸单乙醇酰胺共同将菌剂牢固吸附在粗糙有孔隙的基材上，干酪素、天然包埋剂都是安全无毒可食用的材料，同时还可给菌剂提供一定的营养，煤渣和建筑废料中的金属离子如钙、镁、铁等可作为光合细菌生长的营养；因此载体提供的充足的营养和粗糙的孔隙给菌种良好、稳定的生存环境，菌种的活力提高，减少菌剂流失率。
具体实施方式
实施例1：
（1）将煤渣粉碎过60目筛，用过量0.2mol/L盐酸溶液浸泡8h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过60目筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.1mol/L盐酸浸泡22min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的18%的=0.2mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比2：7：20充分混匀于磁力搅拌8h，搅拌温度为100℃，搅拌速率为200r/min；
（3）将干酪素、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠、保护剂、光合细菌菌剂按质量比4：5：2：1混合，保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联8h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。
实施例2：
（1）将煤渣粉碎过80目筛，用过量0.3mol/L盐酸溶液浸泡9h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过80目筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.2mol/L盐酸浸泡25min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的15%的0.1mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比0.8：5：20充分混匀于磁力搅拌6h，搅拌温度为80℃，搅拌速率为300r/min；
（3）将干酪素、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠、保护剂、光合细菌菌剂按质量比2：7：1：1混合，保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联5h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。
实施例3：
（1）将煤渣粉碎过40目筛，用过量0.25mol/L盐酸溶液浸泡10h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过40目筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.1mol/L盐酸浸泡30min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的25%的0.15mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比1.2：8：20充分混匀于磁力搅拌4h，搅拌温度为90℃，搅拌速率为250r/min；
（3）将干酪素、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠、保护剂、光合细菌菌剂按质量比3：8：3：1混合，保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联10h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。
实施例4：
（1）将煤渣粉碎过20目筛，用过量0.3mol/L盐酸溶液浸泡8.5h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过20目筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.2mol/L盐酸浸泡20min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的20%的0.2mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比1.7：6：20充分混匀于磁力搅拌5h，搅拌温度为95℃，搅拌速率为280r/min；
（3）将干酪素、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠、保护剂、光合细菌菌剂按质量比3：6：2：1混合，保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联9h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。
实施例5：
（1）将煤渣粉碎过100目筛，用过量0.2mol/L盐酸溶液浸泡9.5h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过100目筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.15mol/L盐酸浸泡28min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的23%的0.1mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比0.5：7：20充分混匀于磁力搅拌7h，搅拌温度为85℃，搅拌速率为220r/min；
（3）将干酪素、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠、保护剂、光合细菌菌剂按质量比4：3：1：1混合，保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联7h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。

Claims (6)

1.一种光合细菌的固定化方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将煤渣粉碎过筛，用过量0.2～0.3mol/L盐酸溶液浸泡8～10h，弃去上清液，用去离子水清洗煤渣至中性，烘干；建筑废弃物粉碎过筛，烘干，得到建筑废料粉末,加入过量0.1～0.2mol/L盐酸浸泡20～30min弃去上清液液洗去杂物；将煤渣与建筑废料1：1混合后加入固体体积的15～25%的0.1～0.2mol/L盐酸得到废料混合液；
（2）椰油酸单乙醇酰胺、醋酸乙烯树脂、废料混合液按质量比（0.5～2）：（5～8）：20充分混匀于磁力搅拌4～8h；
（3）将干酪素、包埋剂、保护剂、光合细菌菌剂按质量比（2～4）：（3～8）：（1～3）：1混合，搅拌均匀，投入步骤（2）胶体中进行混合交联5～10h，制球机制球，干燥得载体球；得到含有光合细菌固定化球。
2.根据权利要求1所述的一种光合细菌的固定化方法，其特征在于：所述建筑废弃物为除去废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属等杂质的渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种光合细菌的固定化方法，其特征在于：所述的包埋剂为卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、明胶、海藻酸钠中的一种或两种组合。
4.根据权利要求1所述的一种光合细菌的固定化方法，其特征在于：所述保护剂组分为0.3%亚硝酸钠、0.4%硫酸铵、3%葡萄糖、0.05%磷酸氢二钾。
5.根据权利要求1所述的一种光合细菌的固定化方法，其特征在于：步骤（1）中过筛的筛子均为20～100目。
6.根据权利要求1所述的一种光合细菌的固定化方法，其特征在于：步骤（2）中搅拌温度为80～100℃，搅拌速率为200～300r/min。
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