專利名稱：固定微生物的多孔膜微囊載體的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型屬于微生物固定化領域，特別涉及一種固定微生物的載體。
二背景技術：
微生物固定化在生物流化床反應器的研究與應用開發中是關鍵的技術之一。現有的微生物細胞固定方法可分為化學固定法和物理固定法兩大類，化學固定法主要有交聯法和共價結合法，由于化學固定法往往會導致蛋白質結構的改變及酶活性下降，所以生物流化床反應器中的微生物固定法主要采用物理固定法。物理固定法主要有吸附法和包埋法；吸附法是將微生物細胞物理性地直接吸附在實心或基體型多孔不溶性載體上，這是迄今最簡單、也是應用最廣的固定方法，但實心載體只能使微生物附著于表面，不僅容易脫落，而且由于載體比表面積不大而使微生物聚集量低，基體型多孔不溶性載體可使微生物進入孔內并吸附在孔壁，相對于實心載體提高了微生物的聚集密度，并在一定程度上提高了外表面微生物的附著強度，但由于載體上孔的數量有限，聚集微生物的空間有限，因而微生物聚集密度的提高幅度不大；包埋法以半透性高分子聚合物凝膠或膜為載體，將微生物細胞包埋在載體內，由于載體的半透性特點，小分子的底物和產物可以自由出入，而細胞卻不會漏出。此種方法一方面工藝復雜，載體不能再生，導致成本偏高，另一方面傳質阻力較大，影響微生物的生長和產物代謝。
三
發明內容
本實用新型針對現有技術存在的不足，提供一種改進的固定微生物的載體，以提高微生物的聚集密度，減小傳質阻力，從而改善生物流化床反應器的性能。
本實用新型的技術方案是將吸附法中基體型多孔不溶性載體固定微生物的機理與包埋法中的半透性高分子聚合物膜的結構相結合并進行創新，從而設計出一種多孔膜微囊載體，此種載體的外形和囊內空間呈球狀(包括圓球狀、橢球狀和異形球狀)，囊膜為高分子材料，其上設置有若干供微生物細胞通過的膜孔。形成囊膜的高分子材料可以是聚酰胺類、聚丙烯酸酯類等聚合物，多孔膜微囊的制備方法有界面聚合法、界面沉淀聚合法以及原位聚合法等。
為了使多孔膜微囊的技術效果更好，應優選膜孔孔徑、囊膜厚度及膜孔分布，具體技術方案如下1、膜孔的孔徑為微生物細胞尺寸的2～5倍。
2、囊膜越薄越好，其厚度一般為5～50μm，若成膜材料強度大、韌性好則偏下限選擇，反之，則偏上限選擇。
3、膜孔在囊膜上均勻分布。
本實用新型具有以下優點和有益效果1、由于囊膜上分布有若干供微生物細胞通過的膜孔，因而既能使微生物進入微囊內部球形空間固定，提高微生物的聚集密度，又能減小傳質阻力，使微生物整體活性提高，傳質性能提高，生化反應速度提高。
2、由于微囊膜對其內部微生物細胞的“保護”作用，可使生物流化床反應器的抗負荷沖擊能力提高，瞬變環境適應性增強。
3、微囊內部球形空間能自絮凝固定微生物細胞，所以操作過程中不再擔心表面生物膜脫膜，從而避開了目前因載體上生物膜厚度控制困難而引起的操作困難，同時也克服了無載體細胞固定時間長、顆粒強度低的問題。
4、微囊呈球形、密度小，因而生物顆粒易于流化，運行能耗可降低。
5、載體的結構形成了微生物在囊膜內外雙向同時生長，且微囊內空間較大，不存在水力剪力作用，適合微生物迅速固定生長，從而使流化床反應器啟動容易，啟動時間縮短。
6、微生物細胞、有機基質及反應產物均能通過膜孔自由進出微囊膜，因而生物顆粒能自動再生，由此帶來成本的降低。
7、易于實現批量化生產。
四
圖1是根據本實用新型所提出的固定微生物的多孔膜微囊載體的一種結構圖；圖2是根據本實用新型所提出的多孔膜微囊載體固定微生物的示意圖五具體實施方式
實施例
本實施例中，固定微生物的多孔膜微囊載體如圖1所示，其外形和內部空間均呈圓球狀，囊膜1上均勻分布著若干供微生物細胞通過的膜孔2。囊膜1為聚酰胺，膜孔2的孔徑為微生物細胞尺寸的3倍，囊膜的厚度為10μm。此種載體對微生物細胞能產生“內自絮凝一外成膜”的固定效果，即在載體的內部球形空間自絮凝固定大量的微生物細胞4，在載體的球形表面吸附微生物細胞形成生物膜3。
本實施例采用界面聚合法制備多孔膜微囊載體，工藝步驟如下1、將對苯二酰氯單體溶于苯和二甲苯的混合液中；2、將溶有對苯二酰氯單體的有機相分散進入水相，形成水包油乳液；3、在水包油乳液中加入乙二胺引發聚合，在乳液液滴表面形成聚酰胺多孔膜；4、用離心沉降法將含油微囊從水相中分離，并用水清洗去除殘余水溶性單體和乳化劑；5、采用臨界點干燥法，在干燥微囊的同時除去微囊內部油相溶劑；6、用水再次漂洗，再次采用臨界點干燥法干燥即獲得多孔膜微囊載體。
上述工藝步驟均在常溫常壓下進行。
權利要求1.一種固定微生物的多孔膜微囊載體，外形和囊內空間呈球狀，囊膜(1)為高分子材料，其特征在于囊膜上設置有若干供微生物細胞通過的膜孔(2)。
2.根據權利要求1所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于膜孔(2)的孔徑為微生物細胞尺寸的2～5倍。
3.根據權利要求1或2所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于囊膜的厚度為5～50μm。
4.根據權利要求1或2所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于膜孔(2)在囊膜(1)上均勻分布。
5.根據權利要求3所述的固定微生物的多孔膜微囊載體，其特征在于膜孔(2)在囊膜(1)上均勻分布。
專利摘要一種固定微生物的多孔膜微囊載體，外形和囊內空間呈球狀，囊膜為高分子材料，其上設置有若干供微生物細胞通過的膜孔。此種載體對微生物細胞能產生“內自絮凝—外成膜”的固定效果，即在載體的內部球形空間自絮凝固定大量的微生物細胞，在載體的球形表面吸附微生物細胞形成生物膜。再者，傳質阻力減小，能使整體微塵物活性提高，傳質性能提高，生化反應速度提高。
文檔編號C12N11/00GK2534191SQ02222108
公開日2003年2月5日 申請日期2002年4月4日 優先權日2002年4月4日
發明者褚良銀, 楊平, 陳文梅 申請人:四川大學