CN109721141B - 一种海洋微生物絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供由一种淀粉杆菌(Amylibacter lutimaris)发酵生产的海洋微生物絮凝剂，在较宽pH、较高盐浓度范围内具备絮凝效果，使用范围广泛。本发明提供一种海洋微生物絮凝剂的制备方法，其液体培养基配制过程简单，各组分来源广泛容易获得，微生物培养条件要求低，培养时间短，接种后只需发酵即可获得生物絮凝剂，生产工艺步骤少，沉淀、离心分离、干燥即可获得絮凝剂干制品，纯化工艺操作简单，所得干制品絮凝剂就有贮存稳定、使用方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物絮凝剂的制备方法，特别是一种利用淀粉杆菌制备生物絮凝剂的方法。
背景技术
絮凝沉降法在给水及污水处理中占有重要的地位。目前广泛应用于水处理中的絮凝剂，主要有以铝系为代表的无机高分子絮凝剂和以聚丙烯酰胺为代表的有机高分子絮凝剂。无机絮凝剂一般用量较大，不能降解的无机离子有一定毒性，会严重污染生态环境，同时危害人类健康；而有机高分子絮凝剂(如：聚丙烯酰胺)多聚体虽然本身没有毒性，但是其残留物容易对生态环境造成二次污染，并且其单体丙烯酰胺具有强烈的神经毒性，属于强致癌物，美、英等国已禁止或限量使用此类絮凝剂。相比之下，天然生物高分子絮凝剂(如蛋白质、淀粉、几丁质、木质素等)是从自然物中提取并通过化学改性制成，具有无毒或低毒、能安全降解的特点，但其絮凝活性较弱，单独用于絮凝净化的效果不理想。
微生物絮凝剂是由微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物组成，这些代谢产物为生物大分子，具有无毒无害，安全性高，生物易降解，无二次污染的特点，并且制备微生物絮凝剂的原料来源广泛，能用于生产絮凝剂的微生物种类很多，包括藻类、细菌、真菌中的多种菌类，因此微生物絮凝剂被广泛应用于污水处理。近年来在微生物絮凝剂的研究日益受到重视，但是目前使用的微生物絮凝剂有各种不足，如专利号为CN101121920A所公布的絮凝剂，仅能处理pH6-7的废水，使用范围不够广泛；而且微生物培养基成分复杂，配制不易。在高盐度 (1％-5％)环境下还没有能使用的微生物絮凝剂。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备海洋微生物絮凝剂的方法，能获得能用于高盐度环境下使用的生物絮凝剂，并具备生产工艺简单、成本低廉的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种淀粉杆菌(Amylibacter sp.m18)，该菌种保藏于韩国农业培养物保藏中心(Korean Agricultural Culture Collection)，保藏编号： KACC NO.19229，海洋微生物絮凝剂由淀粉杆菌经发酵后产生。
海洋微生物絮凝剂使用pH范围为pH5～10。
海洋微生物絮凝剂使用盐浓度范围为0-5％。
本发明提供的海洋微生物絮凝剂，具有如下有益效果：在pH5～ 10范围内具备絮凝效果，使用范围大于常用絮凝剂使用范围；能在盐度为1％-5％的高盐浓度范围内使用，目前能在此盐度范围内使用的絮凝剂很少，并且使用范围广泛。
一种海洋微生物絮凝剂的制备方法，制备步骤如下：
步骤1、按照每升水加淀粉45g、硫酸铵2.5g、氯化钠20g、硫酸镁2.9g、氯化镁4.5g、氯化钾0.64g、氯化钙1.75g配制液体培养基，调整pH至6～7，湿热灭菌；
步骤2、将淀粉杆菌接种至步骤1制备的液体培养基中，20～30 ℃摇床培养24～48小时；
步骤3、将步骤2所得发酵液离心，去除沉淀，上清液即为海洋微生物絮凝剂；
步骤4、向步骤3所得上清液中添加两倍体积的无水乙醇，在2～ 6℃条件下静置，离心并收集沉积物，冷冻干燥得到海洋微生物絮凝剂干制品。
优选地，步骤1中除淀粉和硫酸铵外其余组分的混合物为海水蒸发结晶后制得的海盐。
优选地，步骤1中湿热灭菌温度为112℃，灭菌时间为30min。
优选的，步骤2中培养温度为25℃，摇床转速为150r/min，培养时间为24小时。
优选地，步骤3离心转速为5000r/min。
有选地，步骤4离心转速为9000r/min。
本发明提供的海洋微生物絮凝剂的制备方法，具有如下有益效果：液体培养基只有三种组分，配制过程简单，各组分来源广泛容易获得；培养条件要求低，培养时间短，接种后只需一步发酵即可获得生物絮凝剂，生产工艺步骤少；絮凝剂纯化工艺操作简单，只需沉淀、离心分离、干燥即可获得絮凝剂干制品。
附图说明
图1为本发明提供的海洋微生物絮凝剂在不同pH条件下的絮凝率；
图2为本发明提供的海洋微生物絮凝剂在不同盐度条件下的絮凝率；
具体实施方式
本发明所用的淀粉杆菌(Amylibacter sp.m18)，该菌种保藏于韩国农业培养物保藏中心(Korean Agricultural Culture Collection)，保藏时间为 2017年3月10日，保藏编号：KACC NO.19229，保藏单位地址为：大韩民国全罗北道完州郡伊西面弄生命路166号；其代谢产物中含有的多糖和生物大分子蛋白具有絮凝作用，能够絮凝大部分的固体悬浮物。
一种海洋微生物絮凝剂的制备方法，制备步骤如下：
步骤1、称取淀粉45g、硫酸铵2.5g、氯化钠20g、硫酸镁2.9g、氯化镁4.5g、氯化钾0.64g、氯化钙1.75g加入1000mL水中，调整 pH至6.5，112℃下湿热灭菌30min；
步骤2、将淀粉杆菌按1：100体积比接种到装有1OO0mL液体培养基的三角瓶中，在温度为25℃、摇床转速为150r/min条件下培养时间为24小时；
步骤3、将步骤2所得培养液5000r/min离心30min，去除沉淀，上清液即为海洋微生物絮凝剂；
步骤4、向步骤3所得上清液中添加两倍体积的无水乙醇，在2～ 6℃条件下静置12小时，9000r/min离心20min，收集沉淀，冷冻干燥得到海洋微生物絮凝剂制干制品。
海洋微生物絮凝剂沉降高岭土悬浊液
取浓度为4g/L配制高岭土悬浊液适量，按照0.2‰比例加入新制得的海洋微生物絮凝剂干制品，先于300rpm搅拌3min,再180rpm 搅拌4min，静置10min后，检测絮凝率，絮凝率为96.53％。
试验例1、海洋微生物絮凝剂在不同pH条件下的沉降率。
准备多份等体积的浓度为4g/L的高岭土悬浊液，分别用NaOH溶液和HCl溶液将多份高岭土悬浊液调节pH分别为2-10，每份对应一个pH值，按照0.2‰的比例分别加入海洋微生物絮凝剂，混合均匀，并先于300rpm搅拌3min,再180rpm搅拌4min，静置10min后，检测絮凝率。所得絮凝率随pH变化图，如图1所示，本技术方案提供的海洋微生物絮凝剂在pH值5-10范围内的有很好的絮凝效果。
试验例2、海洋微生物絮凝剂在不同盐浓度条件下的沉降率。
准备多份等体积的浓度为4g/L的高岭土悬浊液，分别加入NaCl，将多份高岭土悬浊液调节盐浓度为0-7％，每份对应一个盐浓度，按照0.2‰的比例分别加入海洋微生物絮凝剂，混合均匀，并先于 300rpm搅拌3min,再180rpm搅拌4min，静置10min后，检测絮凝率。所得絮凝率随盐浓度变化图，如图2所示，本技术方案提供的海洋微生物絮凝剂在盐浓度0-5％范围内的有很好的絮凝效果
本技术方案提供的海洋微生物絮凝剂在pH5～10范围内良好具备絮凝效果，使用范围大于常用絮凝剂使用范围；能在盐度为1％-5％的高盐浓度范围内使用，目前能在此盐度范围内使用的絮凝剂很少，使用范围广泛。
本发明提供的海洋微生物絮凝剂的制备方法，具有如下有益效果：液体培养基只有三种组分，配制过程简单，各组分来源广泛容易获得；培养条件要求低，培养时间短，接种后只需一步发酵即可获得生物絮凝剂，生产工艺步骤少；絮凝剂纯化工艺操作简单，只需沉淀、离心分离、干燥即可获得干制品絮凝剂；所得干制品絮凝剂就有贮存稳定、使用方便等优点。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种海洋微生物絮凝剂，其特征在于：所述海洋微生物为淀粉杆菌(Amylibacterlutimaris)，保藏号：KACC NO：19229T，所述微生物絮凝剂由淀粉杆菌经发酵后产生。
2.根据权利要求1所述的海洋微生物絮凝剂，其特征在于：所述微生物絮凝剂使用pH范围为pH5～10。
3.根据权利要求1所述的海洋微生物絮凝剂，其特征在于：所述微生物絮凝剂使用盐浓度范围为0-5％。
4.一种权利要求1-3 任一项所述的海洋微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、按照每升水加淀粉45g、硫酸铵2.5g、氯化钠20g、硫酸镁2.9g、氯化镁4.5g、氯化钾0.64g、氯化钙1.75g配制液体培养基，调整pH至6～7，湿热灭菌，所述步骤1中的培养基组分除了淀粉和硫酸铵，其余组分的混合物为海水蒸发结晶后制得的海盐；步骤2、将淀粉杆菌接种至步骤1制备的液体培养基中，20～30℃摇床培养24～48小时；步骤3、将步骤2所得发酵液离心，去除沉淀，上清液即为海洋微生物絮凝剂；步骤4、向步骤3所得上清液中添加两倍体积的无水乙醇，在2～6℃条件下静置，离心并收集沉积物，冷冻干燥得到海洋微生物絮凝剂干制品。
5.根据权利要求4所述的海洋微生物絮凝剂的制备方法,其特征在于：所述步骤1中使用NaOH溶液或HCl溶液调整pH值。
6.根据权利要求4所述的海洋微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中湿热灭菌温度为112℃，灭菌时间为30min。
7.根据权利要求4所述的海洋微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中培养温度为25℃，摇床转速为150r/min，培养时间为24小时。
8.根据权利要求4所述的海洋微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3离心转速为5000r/min。
9.根据权利要求4所述的海洋微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4离心转速为9000r/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A marine microbial flocculant and its preparation method Effective date of registration: 20230221 Granted publication date: 20211015 Pledgee: Overpass Branch of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG GREAT LAKE NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023370000040 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20211015 Pledgee: Overpass Branch of Jinan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG GREAT LAKE NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023370000040 |
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