CN114349984A - 一种用于废水处理的复合水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于废水处理的复合水凝胶及其制备方法和应用，本发明将卡拉胶加入到聚乙烯醇中混合后，所制备得到的凝胶具有良好的机械强度和稳定性，改善了聚乙烯醇凝胶易破碎的缺陷；同时将水溶性戊聚糖加入到复合凝胶中，在氯化铁溶液中，戊聚糖发生交联反应形成复杂的三维网络结构，进一步提高了复合凝胶的机械强度，同时缩小了复合凝胶的孔径，有效降低了微生物的泄漏率，使复合凝胶能够保持稳定的生物降解性能，此外，戊聚糖具有良好的吸附性能，对废水中的污染物进行吸附，提高了凝胶体系的传质速率，微生物对COD的降解作用更加直接高效，从而加快了微生物对废水中COD的降解效率，明显改善了聚乙烯醇凝胶传质阻力大的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种用于废水处理的复合水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
固定化微生物技术是六十年代由生物化工中的固定化酶技术发展起来的生物技术，通过化学或物理的手段，将游离细胞定位于限定的空间区域，使其保持活性，可以反复利用。在七十年代后期，随着水污染的日益严重，该技术因其独特的优点而被应用于工业废水的生物处理，与传统的悬浮生物处理法相比，固定化微生物技术具有提高反应器内微生物细胞浓度、保持高效菌种、微生物密度高且流失少、反应速度快、耐毒害能力强、处理设备简单等优点，因此近年来一直是国内外学者研究的热点之一，同时也取得了令人鼓舞的研究成果。
目前，传统的固定化微生物技术是将微生物菌种用聚乙烯醇或海藻酸钠直接进行包埋，存在载体颗粒易破碎，传质阻力大以及活性丧失大等缺陷，因此，需要对载体进行改性，以提高载体固定微生物的活性与性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于废水处理的复合水凝胶及其制备方法和应用，解决现有固定化载体传质性能以及重复利用性不佳的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇与卡拉胶加入到去离子水中，加热搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将微生物菌液和可溶性戊聚糖加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B滴加到氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒；
(4)将凝胶颗粒加入到氯化铁溶液中，进行氧化交联反应，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，即得到复合水凝胶；
其中，所述微生物菌液为好氧反硝化菌菌液。
优选的，步骤(1)中，聚乙烯醇、卡拉胶和去离子水的质量比为5-10:1-5:100。
优选的，步骤(1)中，加热温度为80-90℃。
优选的，步骤(2)中，微生物菌液的加入量为10-15mL。
优选的，步骤(2)中，可溶性戊聚糖的加入量为3-6g。
优选的，步骤(3)中，氯化钾溶液的质量分数为1-3％。
优选的，步骤(4)中，氯化铁溶液的浓度为0.5-2mol/L。
优选的，步骤(4)中，氧化交联反应时间为3-5h。
本发明提供一种由上述制备方法所制备得到的复合水凝胶。
本发明还提供上述复合水凝胶在处理含COD废水中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明将卡拉胶加入到聚乙烯醇中混合后，所制备得到的凝胶具有良好的机械强度和稳定性，改善了聚乙烯醇凝胶易破碎的缺陷。
(2)本发明将水溶性戊聚糖加入到复合凝胶中，在氯化铁溶液中，戊聚糖发生交联反应形成复杂的三维网络结构，进一步提高了复合凝胶的机械强度，同时缩小了复合凝胶的孔径，有效降低了微生物的泄漏率，使复合凝胶能够保持稳定的生物降解性能，此外，戊聚糖具有良好的吸附性能，对废水中的污染物进行吸附，提高了凝胶体系的传质速率，微生物对COD的降解作用更加直接高效，从而加快了微生物对废水中COD的降解效率，明显改善了聚乙烯醇凝胶传质阻力大的缺陷。
(3)本发明所制备的复合凝胶在重复多次使用后，仍然具有较高的机械强度，同时还保持良好的COD去除率。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
聚乙烯醇购自山东国化化学有限公司，CAS号：9002-89-5；
卡拉胶为k型卡拉胶，购自南京通盈生物科技有限公司；
好氧反硝化菌菌种为GY-D101，购自上海光语生物科技有限公司；
戊聚糖购自陕西康跃生物科技有限公司。
实施例1
一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将5g聚乙烯醇与2g卡拉胶加入到100g去离子水中，加热至80℃，搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将10mL，密度为1×109CFU/mL的好氧反硝化菌菌液和3g可溶性戊聚糖加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B用针筒式注射器滴加到100g，2wt％的氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒；
(4)将步骤(3)所得凝胶颗粒加入到100mL，1mol/L的氯化铁溶液中，进行氧化交联反应3h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，即得到复合水凝胶。
实施例2
一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将8g聚乙烯醇与3g卡拉胶加入到100g去离子水中，加热至80℃，搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将12mL，密度为1×109CFU/mL的好氧反硝化菌菌液和4g可溶性戊聚糖加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B用针筒式注射器滴加到100g，2wt％的氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒；
(4)将步骤(3)所得凝胶颗粒加入到100mL，0.8mol/L的氯化铁溶液中，进行氧化交联反应4h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，即得到复合水凝胶。
实施例3
一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将6g聚乙烯醇与2g卡拉胶加入到100g去离子水中，加热至80℃，搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将15mL，密度为1×109CFU/mL的好氧反硝化菌菌液和5g可溶性戊聚糖加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B用针筒式注射器滴加到100g，3wt％的氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒；
(4)将步骤(3)所得凝胶颗粒加入到100mL，1.5mol/L的氯化铁溶液中，进行氧化交联反应3h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，即得到复合水凝胶。
实施例4
一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将10g聚乙烯醇与4g卡拉胶加入到100g去离子水中，加热至80℃，搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将15mL，密度为1×109CFU/mL的好氧反硝化菌菌液和6g可溶性戊聚糖加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B用针筒式注射器滴加到100g，1wt％的氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒；
(4)将步骤(3)所得凝胶颗粒加入到100mL，1mol/L的氯化铁溶液中，进行氧化交联反应3h，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，即得到复合水凝胶。
对比例1
一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将6g聚乙烯醇与2g卡拉胶加入到100g去离子水中，加热至80℃，搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将15mL，密度为1×109CFU/mL的好氧反硝化菌菌液加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B用针筒式注射器滴加到100g，3wt％的氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒，然后将凝胶颗粒进行洗涤，即得到复合水凝胶。
分别称取5g实施例1-4和对比例1所制备的水凝胶，投入到100mL，COD浓度为200mg/L的模拟废水中，在25℃，200r/min的摇床中振荡培养，分别在振荡培养12h、18h和24h时取水样进行分析，计算COD的去除率，测试结果如下表所示：
| 振荡12h去除率(％) | 振荡18h去除率(％) | 振荡24h去除率(％) | |
| 实施例1 | 83.42 | 97.27 | 99.76 |
| 实施例2 | 85.16 | 98.35 | 99.18 |
| 实施例3 | 84.29 | 98.14 | 99.35 |
| 实施例4 | 83.95 | 97.06 | 99.44 |
| 对比例1 | 53.21 | 88.43 | 96.63 |
从表中可以看出，本实施例所制备的水凝胶对COD具有快速降解的能力，在振荡培养18h时，去除率可以达到97％以上，原因在于戊聚糖的加入，增加了水凝胶的吸附性能，能快速将COD吸附在水凝胶的表面，提高了体系的传质速率，利于微生物对COD进行直接降解，进而加快了COD的降解效率。
对水凝胶进行重复利用性测试，将实施例3和对比例1所制备的水凝胶投入到100mL，COD浓度为200mg/L的模拟废水中，在25℃，200r/min的摇床中振荡培养18h，进行COD降解实验，然后取出水凝胶，用去离子水洗涤，进行第二次COD降解实验，依此方法类推，测试第10次、15次和20次的COD降解率，研究其循环可重复利用性，测试结果如下表所示：
从表中可以看出，本实施例所制备的水凝胶具有良好的重复利用性，对比例1所制备的水凝胶重复利用性不佳，原因在于水凝胶中的孔隙较大，导致微生物泄露，进而造成COD降解率的降低。
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇与卡拉胶加入到去离子水中，加热搅拌溶解，得到溶液A；
(2)将微生物菌液和可溶性戊聚糖加入到冷却后的溶液A中，搅拌混合均匀，得到溶液B；
(3)将步骤(2)所得的溶液B滴加到氯化钾溶液中，得到凝胶颗粒；
(4)将步骤(3)所得凝胶颗粒加入到氯化铁溶液中，进行氧化交联反应，待反应结束后，将反应产物进行洗涤，即得到复合水凝胶；
其中，所述微生物菌液为好氧反硝化菌菌液。
2.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚乙烯醇、卡拉胶和去离子水的质量比为5-10:1-5:100。
3.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，加热温度为80-90℃。
4.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，微生物菌液的加入量为10-15mL。
5.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，可溶性戊聚糖的加入量为3-6g。
6.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，氯化钾溶液的质量分数为1-3％。
7.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，氯化铁溶液的浓度为0.5-2mol/L。
8.根据权利要求1所述的用于废水处理的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，氧化交联反应时间为3-5h。
9.如权利要求1-7任一项所述用于废水处理的复合水凝胶的制备方法所制备得到的复合水凝胶。
10.如权利要求9所述复合水凝胶在处理含COD废水中的应用。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1190104A (zh) * | 1996-11-28 | 1998-08-12 | 可乐丽股份有限公司 | 聚乙烯醇水凝胶及其制备方法 |
| JP2003062594A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-04 | Kansai Paint Co Ltd | 懸濁物質を含む高濃度有機系廃水の処理方法及び装置 |
| CN103801265A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-21 | 东北林业大学 | 一种重金属球形炭吸附剂的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1190104A (zh) * | 1996-11-28 | 1998-08-12 | 可乐丽股份有限公司 | 聚乙烯醇水凝胶及其制备方法 |
| JP2003062594A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-04 | Kansai Paint Co Ltd | 懸濁物質を含む高濃度有機系廃水の処理方法及び装置 |
| CN103801265A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-21 | 东北林业大学 | 一种重金属球形炭吸附剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李贤玉等: "污水处理用聚乙烯醇凝胶的制备及结构与性能", 《环境化学》 * |
| 郑耀通等: "聚乙烯醇包埋微生物技术及其在废水处理中的应用", 《中国沼气》 * |
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