CN110201204B - 一种生物除臭剂载体及其制备方法、一种生物除臭剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物除臭剂载体及其制备方法、一种生物除臭剂及其制备方法，属于生物除臭技术领域。本发明提供的生物除臭剂载体，由包括如下质量份的原料制备得到：粘土9.5～10.0份，凹凸棒粉4.0～4.5份，碳酸钙2.5～3.0份，二氧化硅1.8～2.5份。本发明提供的生物除臭剂载体的化学稳定性优异，在强酸、强碱、强氧化剂及醇溶液中的散失率均小于6％，同时具有一定的除臭功能，在与生物除臭菌剂复合使用时，具有更加优异的除臭性能。

Description

一种生物除臭剂载体及其制备方法、一种生物除臭剂及其制 备方法

技术领域

本发明涉及生物除臭技术领域，尤其涉及一种生物除臭剂载体及其制备方法、一种生物除臭剂及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展及城市化进程的不断加速，室内外环境污染问题日益突出，尤其是恶臭物质直接影响人们的生活质量，甚至危害到人们的健康，已越来越受到人们的关注。

恶臭物质是指能引起嗅觉器官臭感的物质。目前，凭人的嗅觉能感知到的恶臭物质有4000多种，按产生源可以分为生活源和工业源。生活源是指日常生活中能够产生恶臭物质的源头，如家用卫生间、公厕、污水处理厂、垃圾转运站以及受污染的湖泊、水沟等；工业源是指工业生产中会产生恶臭物质的源头，如养殖厂、涂料厂、制药厂、食品加工厂、化工厂等。恶臭物质不仅污染周边环境，而且给周围居民的生活带来很大的不便。

1957年R.D.Paneray首先利用土壤微生物处理H₂S废气，是报道最早的生物除臭法。经几十年的发展，各类生物除臭法已应用到生产和生活的许多方面，并取得了明显的效果。相对于传统的处理恶臭的物理化学方法而言，生物除臭法具有工艺简单、成本低廉等特点，因此具有广阔的应用前景。

微生物固定化技术作为生物除臭法的一种，可以利用微生物的生理代谢活动来降解污染物使之转化为无害物质，具有处理效率高、无二次污染、便于操作等优点，因而被广泛应用于生物除臭。而载体作为微生物固定化技术中的核心物质，主要作用是为微生物提供稳定的生长环境，应具有孔隙率高、比表面积大、持水力高、理化性质稳定等特性。目前，国内外广泛应用的固定化微生物载体主要分为有机载体(如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等)；无机载体(如硅藻土、多孔陶瓷、珍珠岩等)；复合载体(如聚乙烯醇-海藻酸钠、海藻酸钠-壳聚糖-活性炭等)。由于有机载体强度较低，易被微生物分解，为了增加有机载体的强度，需要添加粘结剂、凝结剂等有毒物质，增加成本的同时会抑制微生物的活性；与有机载体相比，无机载体具有孔隙率高、强度大、传质性好等特性，可以利用吸附作用和电荷效应固定微生物。但是常规的无机载体化学稳定性差，使用过程中散失率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物除臭剂载体及其制备方法、一种生物除臭剂及其制备方法，本发明提供的生物除臭剂载体具有优异的化学稳定性，使用时散失率小。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种生物除臭剂载体，由包括如下质量份的原料制备得到：粘土9.5～10.0份，凹凸棒粉4.0～4.5份，碳酸钙2.5～3.0份，二氧化硅1.8～2.5份。

优选的，所述生物除臭剂载体为球形颗粒，粒径为0.5～1.5cm。

本发明还提供了上述技术方案所述生物除臭剂载体的制备方法，包括如下步骤：

将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙、二氧化硅和水混合后，成型，得到湿球形颗粒；

将所述湿球形颗粒陈化后，经焙烧，得到生物除臭剂载体。

优选的，所述水的用量为粘土、凹凸棒粉、碳酸钙和二氧化硅的质量之和的22～28％。

优选的，所述陈化的温度为15～40℃，时间为10～15h。

优选的，所述焙烧的温度为750～850℃，时间为2.5～4h。

本发明还提供了一种生物除臭剂，包括除臭菌剂和载体，所述载体为权利要求1或2所述的生物除臭剂载体或权利要求3～6任一项所述的制备方法得到的生物除臭剂载体。

优选的，所述除臭菌剂的制备方法，包括如下步骤：

将酵母菌、乳杆菌和醋杆菌按1:1.8～2.2:1.8～2.2比例复合后，接种于液体培养基中，经培养，得到复合菌剂原液；

将所述复合菌剂原液和发酵物质混合得到发酵原液，经发酵，得到除臭菌剂。

优选的，所述除臭菌剂在载体中吸附达到饱和状态。

本发明还提供了上述技术方案所述生物除臭剂的制备方法，包括如下步骤：

将载体灭菌后，在除臭菌剂中浸泡，得到生物除臭剂。

本发明提供了一种生物除臭剂载体，由包括如下质量份的原料制备得到：粘土9.5～10.0份，凹凸棒粉4.0～4.5份，碳酸钙2.5～3.0份，二氧化硅1.8～2.5份。本发明提供的生物除臭剂载体的化学稳定性优异，在强酸、强碱、强氧化剂及醇溶液中的散失率均小于6％，同时具有一定的除臭功能，在与生物除臭菌剂复合使用时，具有更加优异的除臭性能。

附图说明

图1实施例1和对比例1～2所得生物除臭剂载体的散失率图；

图2除臭效果测试时的装置图；

图3实施例1和对比例3～5所得生物除臭剂的除臭效果图。

具体实施方式

本发明提供了一种生物除臭剂载体，由包括如下质量份的原料制备得到：粘土9.5～10.0份，凹凸棒粉4.0～4.5份，碳酸钙2.5～3.0份，二氧化硅1.8～2.5份。在本发明中，粘土、凹凸棒粉、二氧化硅均具有一定吸附性和粘性，经高温焙烧，有助于形成稳定的内部晶体结构，从而提高载体的化学稳定性。

在本发明中，所述生物除臭剂载体优选为球形颗粒，粒径优选为0.5～1.5cm，更优选为1.0cm。

在本发明中，以质量份计，所述生物除臭剂载体的制备原料包括粘土9.5～10.0份，优选为9.7～9.8份，更优选为9.77份。在本发明中，所述粘土起到增强结合性作用，同时与凹凸棒粉和二氧化硅结合，在焙烧时能够形成稳定的内部晶体结构。

在本发明中，以粘土的质量份为基准，所述生物除臭剂载体的制备原料包括凹凸棒粉4.0～4.5份，优选为4.1～4.3份，更优选为4.15份。在本发明中，所述凹凸棒粉能够提高载体的吸附性。

在本发明中，以粘土的质量份为基准，所述生物除臭剂载体的制备原料包括碳酸钙2.5～3.0份，优选为2.7～2.9份，更优选为2.8份。在本发明中，所述碳酸钙经高温焙烧后，分解，形成气孔，可提高载体的孔隙率；而碳酸钙煅烧形成的氧化钙在高温条件下与二氧化硅形成硅酸钙，有助于增加载体的强度，进一步降低散失率。

在本发明中，以粘土的质量份为基准，所述生物除臭剂载体的制备原料包括二氧化硅1.8～2.5份，优选为1.9～2.2份，最优选为2.08份。在本发明中，所述二氧化硅是原子晶体，Si-O键稳定，硬度大，耐高温，其存在能够进一步提高载体的强度。

在本发明中，所述粘土、凹凸棒粉、碳酸钙和二氧化硅的粒度独立的优选为40～50目，更优选为50目。

在本发明中，所述生物除臭剂载体优选为球形颗粒状，其粒径优选为0.5～1.5cm，更优选为1.0cm。

本发明还提供了上述技术方案所述生物除臭剂载体的制备方法，包括如下步骤：

将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙、二氧化硅和水混合后，成型，得到湿球形颗粒；

将所述湿球形颗粒陈化后，经焙烧，得到生物除臭剂载体。

本发明将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙、二氧化硅和水混合后，成型，得到湿球形颗粒。

在本发明实施例中，所述粘土、凹凸棒粉、碳酸钙、二氧化硅和水的混合优选为先将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙和二氧化硅混合，然后加入水。在本发明中，上述混合方式有利于将原料混合均匀；所述水的加入有利于后续更好的成型。

在本发明中，所述水的用量优选为粘土、凹凸棒粉、碳酸钙和二氧化硅的质量之和的22～28％，更优选为25％；所述水优选为蒸馏水。在本发明中，上述水的用量能够得到湿度适中的可成型物料。

本发明对所述成型的方式没有特殊限定，能够得到球形颗粒即可。在本发明实施例中，所述成型的方式优选为模具成型。

得到湿球形颗粒后，本发明将所述湿球形颗粒陈化后，经焙烧，得到生物除臭剂载体。

在本发明中，所述陈化的温度优选室温，更优选为15～40℃，时间优选为10～15h，更优选为12h。在本发明中，经陈化能够将湿球形颗粒表面的水分蒸发。

在本发明中，所述焙烧的温度优选为750～850℃，更优选为800℃，时间优选为2.5～4h，更优选为3h。在本发明中，所述焙烧能够去除圆形颗粒内部的结合水，有助于内部孔隙的形成，同时有助于形成稳定的内部晶体结构。

本发明还提供了一种生物除臭剂，包括除臭菌剂和载体，所述载体为上述技术方案所述的生物除臭剂载体或上述技术方案所述的制备方法得到的生物除臭剂载体。

在本发明中，所述除臭菌剂的制备方法，包括如下步骤：

将酵母菌、乳杆菌和醋杆菌按1:1.8～2.2:1.8～2.2比例复合后，接种于液体培养基中，经培养，得到复合菌剂原液；

将所述复合菌剂原液和发酵物质混合得到发酵原液，经发酵，得到除臭菌剂。

本发明将酵母菌、乳杆菌和醋杆菌按质量比为1:1.8～2.2:1.8～2.2的比例复合后，接种于液体培养基中，经培养，得到复合菌剂原液。

在本发明中，所述酵母菌，乳杆菌和醋杆菌复合的比例为1:1.8～2.2:1.8～2.2，优选为1:2:2。在本发明中，上述比例复合得到的复合菌种具有功能性强、经济效益高等优点，三种菌种协同作用能够去除臭气，具体为：酵母菌发酵产生乙醇，醋酸菌吸收酵母菌产生的乙醇转化为醋酸，乳酸菌产生乳酸，醋酸、乳酸形成的酸性环境，有利于3种菌的生长繁殖，而发酵产物一部分作为营养因子合成菌体，另一部分进入分解代谢，提供菌体生长的能量，最终形成二氧化碳和水；复合菌剂在除臭过程中，水溶解臭气分子，酸与臭气分子结合，进而被菌体吸收，从而完成除臭过程。

在本发明中，所述接种时，复合得到的复合菌种的接种量(即复合菌种占液体培养基的质量百分比)优选为0.4～0.6wt.％，更优选为0.5wt.％。

在本发明中，所述液体培养基优选为葡萄糖培养基、MRS培养基或M17培养基；所述葡萄糖培养基的组分优选包括马铃薯、葡萄糖和水，所述马铃薯、葡萄糖和水的质量比优选为10:1:50。

在本发明中，所述培养的温度优选为28～32℃，更优选为30℃；培养的时间优选为45～50h，更优选为48h。

得到复合菌剂原液后，本发明将所述复合菌剂原液和发酵物质混合得到发酵原液，经发酵，得到除臭菌剂。

在本发明中，所述发酵物质优选为含糖量高的水果，更优选为苹果、葡萄、梨和桃子中的至少一种。

在本发明中，所述复合菌剂原液和发酵物质的质量比优选为2:2.5～3.5，更优选为2:3。在本发明中，发酵物质作为营养物质，有助于微生物生长繁殖。

在本发明中，所述发酵的温度优选为28～32℃，更优选为30℃；所述发酵的时间优选为70～75h，更优选为72h。

在本发明中，所述除臭菌剂的菌落总数优选为2.8×10⁷～2.9×10⁷cfu/mL，更优选为2.87×10⁷cfu/mL。

在本发明中，所述除臭菌剂在载体中吸附达到饱和状态。

本发明还提供了上述技术方案所述生物除臭剂的制备方法，包括如下步骤：

将载体灭菌后，在除臭菌剂中浸泡，得到生物除臭剂。

在本发明中，所述灭菌优选为干热灭菌；所述干热灭菌的温度优选为150～170℃，更优选为160℃，时间优选为1.8～2.2h，更优选为2h。

在本发明中，所述浸泡的程度优选为浸泡至载体吸附除臭菌剂达到饱和状态；所述浸泡过程中载体与除臭菌剂的用量比优选为1g:3.8～4.2mL，更优选为1g:4mL。

在本发明实施例中，所述浸泡的过程优选为将载体浸泡于除臭菌剂中2h后，取出载体，悬空沥干至表面无水滴，称其质量，然后再次浸泡于除臭菌剂中，按照上述步骤重复浸泡-沥干-称量，直至连续三次称量所得质量差不超过±0.02g，则说明载体达到吸附饱和，得到生物除臭剂。

下面结合实施例对本发明提供的一种生物除臭剂载体及其制备方法、一种生物除臭剂及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)、将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙和二氧化硅分别过50目筛，然后将9.77g粘土、4.15g凹凸棒粉、2.80g碳酸钙和2.08g二氧化硅混合均匀，加入4.7g蒸馏水，搅拌均匀后，使用模具将搅拌均匀后的物料制成直径为1cm的球形颗粒；将球形颗粒在室温(25℃)陈化12h，然后置于马弗炉中，在800℃焙烧3h，得到生物除臭剂载体；

(2)将酵母菌，乳杆菌和醋杆菌按质量比为1:2:2的比例复合，得到复合菌种，按照复合菌种占液体培养基的质量百分比为0.5％的比例将复合菌种接种于液体培养基(即葡萄糖培养基，配方：马铃薯200g、葡萄糖20g、水1000mL)上，于30℃恒温箱中培养48h得到复合菌剂原液；将所述复合菌剂原液与发酵物质(即苹果)按质量比为2:3的比例组成发酵原液，放入发酵装置中在30℃条件下发酵72h，得到除臭菌剂，其菌落总数为2.87×10⁷cfu/mL；

(3)将5.00g步骤(1)得到的生物除臭剂载体在160℃条件干热灭菌2h，然后放入20mL步骤(2)所得除臭菌剂中，浸泡2h，然后取出，悬空沥干至表面无水滴，称其质量，重复三次，质量差不超过±0.02g，载体达到吸附饱和，得到生物除臭剂。

对比例1

按照实施例1的方法制备生物除臭剂载体，不同之处在于，不添加二氧化硅，水的加入量为4.18g。

对比例2

按照实施例1的方法制备生物除臭剂载体，不同之处在于，不添加凹凸棒粉，水的加入量为3.55g。

对比例3

以活性炭(平均粒径为0.2cm)为载体，按照实施例1中步骤(2)和步骤(3)所述的方法制备生物除臭剂。

对比例4

以陶瓷粒(平均粒径为0.8cm)为载体，按照实施例1中步骤(2)和步骤(3)所述的方法制备生物除臭剂。

对比例5

以火山石(平均粒径为2cm)为载体，按照实施例1中步骤(2)和步骤(3)所述的方法制备生物除臭剂。

化学稳定性测试：

称取5份质量为5.00g(记为M₁)的实施例1步骤(1)得到的生物除臭剂载体，分别置于摩尔浓度均为0.25mol/L的盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液、硝酸、乙醇水溶液中，在恒温振荡器中以120r/min的频率振荡12h后取出，先用蒸馏水冲洗载体表面产生的杂质，再将湿载体干燥至恒重，称重(记为M₂)，然后按照式(1)所示的计算散失率，结果如图1所示。

按照上述方法测试对比例1～2所得生物除臭剂载体在盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液、硝酸和乙醇溶液中震荡12h后的散失率，结果如图1所示。

由图1可知，实施例1和对比例1～2所得生物除臭剂载体在盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液、硝酸和乙醇水溶液中的散失率由大到小的顺序对比例1＞对比例2＞实施例1，其中，实施例1所得生物除臭剂载体在各种液体中的散失率均小于6％，具有优异的化学稳定性。

除臭效果测试：

将滤纸裁成直径为3cm的圆形，用质量浓度为5％的醋酸铅溶液浸泡30min，悬空沥干至表面无液滴，用胶带将滤纸固定于培养皿中央，备用；

取5个大小相同的矿泉水瓶，剪去1/3瓶口部分，分别编号为①号、②号、③号、④号、⑤号，将②号、③号、④号、⑤号的剩余部分平均分成两半，在①号瓶中放10g臭鸡蛋，臭鸡蛋位于瓶的底部；在②号、③号、④号、⑤号瓶的底部分别放置10g臭鸡蛋，然后在四个半截的瓶之间铺一层纱布，在②号瓶的纱布上放置实施例1所得生物除臭剂10g，将②号瓶的两部分用胶带粘合(如图2所示为粘合后的实物图)；在③号瓶的纱布上放置对比例3所得生物除臭剂10g，将③号瓶的两部分用胶带粘合；在④号瓶的纱布上放置对比例4所得生物除臭剂10g，将④号瓶的两部分用胶带粘合；在⑤号瓶的纱布上放置对比例5所得生物除臭剂10g，将⑤号瓶的两部分用胶带粘合；将①号、②号、③号、④号、⑤号瓶均用固定有醋酸铅滤纸的培养皿遮盖瓶口，分别在2、4、6、8、10、12h采用色差仪测定滤纸黑度(ΔE)，并计算除臭率(Y)，所述除臭率通过式(2)计算：

Y＝ΔE₀-ΔE_i/ΔE₀ 式(2)

其中，ΔE₀为①号瓶所测黑度，i为2、3、4、5，i为2时，ΔE_i为②号瓶所测黑度，所计算的除臭率为②号瓶的除臭率；i为3时，ΔE_i为③号瓶所测黑度，所计算的除臭率为③号瓶的除臭率；i为4时，ΔE_i为④号瓶所测黑度，所计算的除臭率为④号瓶的除臭率；i为5时，ΔE_i为⑤号瓶所测黑度，所计算的除臭率为⑤号瓶的除臭率。

测试结果如图3所示，由图3可知，在除臭12h时，实施例1、对比例3～5所得生物除臭剂的除臭率分别为91.08％、69.32％、48.16％、75.21％，实施例1所得生物除臭剂的除臭率最高，具有更优异的除臭效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物除臭剂载体，其特征在于，由包括如下质量份的原料制备得到：粘土9.5～10.0份，凹凸棒粉4.0～4.5份，碳酸钙2.5～3.0份，二氧化硅1.8～2.5份；

所述生物除臭剂载体的制备方法，包括如下步骤：

将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙、二氧化硅和水混合后，成型，得到湿球形颗粒；

将所述湿球形颗粒陈化后，经焙烧，得到生物除臭剂载体。

2.根据权利要求1所述的生物除臭剂载体，其特征在于，所述生物除臭剂载体为球形颗粒，粒径为0.5～1.5cm。

3.权利要求1或2所述生物除臭剂载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将粘土、凹凸棒粉、碳酸钙、二氧化硅和水混合后，成型，得到湿球形颗粒；

将所述湿球形颗粒陈化后，经焙烧，得到生物除臭剂载体。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水的用量为粘土、凹凸棒粉、碳酸钙和二氧化硅的质量之和的22～28％。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述陈化的温度为15～40℃，时间为10～15h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为750～850℃，时间为2.5～4h。

7.一种生物除臭剂，其特征在于，包括除臭菌剂和载体，所述载体为权利要求1或2所述的生物除臭剂载体或权利要求3～6任一项所述的制备方法得到的生物除臭剂载体。

8.根据权利要求7所述的生物除臭剂，其特征在于，所述除臭菌剂的制备方法，包括如下步骤：

将酵母菌、乳杆菌和醋杆菌按质量比为1:1.8～2.2:1.8～2.2的比例复合后，接种于液体培养基中，经培养，得到复合菌剂原液；

将所述复合菌剂原液和发酵物质混合得到发酵原液，经发酵，得到除臭菌剂。

9.根据权利要求7所述的生物除臭剂，其特征在于，所述除臭菌剂在载体中吸附达到饱和状态。

10.权利要求7～9任一项所述生物除臭剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将载体灭菌后，在除臭菌剂中浸泡，得到生物除臭剂。

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