一種聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]固定化微生物技術(shù)是在固定化酶技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的生物技術(shù)，它可以大幅度提高微生物濃度，使微生物不易流失和利用時(shí)間長(zhǎng)、抗毒性和耐受力明顯增加，且固液分離容易，二次污染少。能夠有效處理有機(jī)廢水、含氨廢水、重金屬?gòu)U水以及染料廢水等，有著極好的發(fā)展前景。
[0003]微生物細(xì)胞固定化的方法主要包括吸附法、載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法等。其中，以包埋法最為常用。包埋法常用的載體有天然高分子多糖類物質(zhì)和有機(jī)合成高分子化合物。
[0004]作為包埋載體，以海藻酸鈉為代表的天然高分子多糖類物質(zhì)具有固化成形方便，對(duì)微生物毒性小，固定化密度高等優(yōu)點(diǎn)，但機(jī)械強(qiáng)度較低，添加穩(wěn)定劑后傳質(zhì)性能又會(huì)下降。
[0005]有機(jī)合成高分子化合物，如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)和光化樹(shù)脂等，具有抗生物分解、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但是聚合物網(wǎng)絡(luò)的形成條件比較劇烈，對(duì)微生物細(xì)胞的損害較大。
[0006]PVA作為一種新型的微生物固定化技術(shù)的載體，具有化學(xué)穩(wěn)定性好、抗生物分解能力高、機(jī)械強(qiáng)度高、無(wú)生物毒性且價(jià)格優(yōu)廉等優(yōu)點(diǎn)，成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球的制備方法。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過(guò)上述方法制備得到的聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球。
[0009]本發(fā)明的再一目的在于提供上述聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球在污水處理中的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]—種聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球的制備方法，包括以下制備步驟:
[0012](1)將聚乙烯醇和海藻酸鈉加入水中，攪拌混合溶解均勻，形成聚乙烯醇和海藻酸鈉的混合凝膠液；
[0013](2)室溫條件下將微生物的濃縮菌懸液和步驟(1)所得混合凝膠液混合，得到混合菌液；
[0014](3)取硼酸和氯化鈣溶于水中，制備含有氯化鈣的飽和硼酸溶液，即為交聯(lián)劑溶液；
[0015](4)將步驟(2)中所述的混合菌液在攪拌條件下滴加至步驟(3)所述的交聯(lián)劑溶液中進(jìn)行滴制，待滴制完成后，在0?10°C溫度下靜置使其充分交聯(lián)，得到固定化微生物凝膠小球；
[0016](5)將步驟(4)制得的固定化微生物凝膠小球取出，用蒸餾水洗滌后，于0?10°C溫度下保存待用。
[0017]優(yōu)選地，步驟(1)中所述的混合凝膠液中聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為6%?10%，海藻酸鈉的質(zhì)量百分含量為0.25%?0.5%。
[0018]優(yōu)選地，所述的聚乙烯醇是指聚合度為1700?1800的聚乙烯醇。
[0019]優(yōu)選地，步驟(1)中所述的攪拌混合溶解均勻的具體過(guò)程為:水浴加熱至90°C，并不斷用玻璃棒攪拌至完全溶解(無(wú)可見(jiàn)微小顆粒)，并保溫達(dá)5h。
[0020]優(yōu)選地，步驟(2)中所述混合凝膠液與濃縮菌懸液的質(zhì)量比為2:1，即包菌量為1:2。
[0021]優(yōu)選地，所述微生物的濃縮菌懸液是指將活性污泥泥水混合物離心分離得到濕菌體。
[0022]優(yōu)選地，步驟(3)中所述交聯(lián)劑溶液中氯化鈣的質(zhì)量百分含量為2%，飽和硼酸溶液中硼酸的量隨室溫變化而定。
[0023]優(yōu)選地，步驟(4)中所述的滴制是指用規(guī)格為10mL無(wú)菌注射器將混合菌液在20cm高度處滴加至交聯(lián)劑溶液中。所述的滴制在室溫條件下進(jìn)行。
[0024]優(yōu)選地，步驟(4)中所述交聯(lián)的溫度及步驟(5)中所述保存的溫度為4°C。
[0025]一種聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球，通過(guò)以上方法制備得到，
[0026]優(yōu)選地，所述聚乙稀醇固定化微生物凝膠小球的直徑為3?4mm。
[0027]上述聚乙烯醇固定化微生物凝膠小球在污水處理中的應(yīng)用。
[0028]本發(fā)明的制備原理為:通過(guò)在PVA溶液中添加助型劑，如海藻酸鈉，以提高成球效率；用含有一定量氯化鈣的飽和硼酸溶液作為交聯(lián)劑，鈣離子與海藻酸鈉形成的海藻酸鈣能夠有效增強(qiáng)PVA載體的機(jī)械性能，改善載體表面性質(zhì)，進(jìn)一步優(yōu)化載體結(jié)構(gòu)，有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖，增強(qiáng)底物和產(chǎn)物在載體中的傳遞。
[0029]本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0030](1)本發(fā)明的操作過(guò)程簡(jiǎn)單且包埋劑與交聯(lián)劑無(wú)生物毒性，不會(huì)對(duì)微生物的生物活性造成影響；
[0031](2)本發(fā)明制得的微生物凝膠小球的機(jī)械性能明顯提高，傳質(zhì)性能較好；
[0032](3)本發(fā)明方法制得的固定化微生物凝膠小球的生物活性持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0034]實(shí)施例1
[0035](1)分別稱取聚合度為1700?1800的聚乙烯醇(PVA)6g，海藻酸鈉(SA)0.25g加入100mL蒸餾水中混合，水浴加熱至90°C，并不斷用玻璃棒攪拌值完全溶解(無(wú)可見(jiàn)微小顆粒)，并保溫達(dá)5h，形成PVA和SA的混合凝膠液，最終PVA和SA所占百分比為6 %和0.25%；
[0036](2)待PVA和SA混合凝膠液冷卻至室溫，將活性污泥泥水混合物離心分離得到濕菌體，按照包菌量1:2的比例將濃縮菌懸液與步驟(1)中制得的混合凝膠液混合，得到混合菌液；
[0037](3)稱取6g硼酸(室溫25°C)和2g氯化鈣溶于100mL蒸餾水中，制備得到交聯(lián)劑溶液；
[0038](4)用規(guī)格為10mL的注射器將步驟(2)中的混合菌液在距離桌面20cm高度處滴入步驟(3)中制得的交聯(lián)劑溶液中，并不斷緩慢攪拌，待滴制完成后，放入4°C冰箱內(nèi)達(dá)24h，使其充分交聯(lián)；
[0039](5)將步驟(4)中制得的固定化微生物凝膠小球取出，用蒸餾水反復(fù)沖洗3?4次，得到直徑約為3?4mm的灰色凝膠小球，即為固定化微生物凝膠小球，放入4°C冰箱中保存待用。
[0040]實(shí)施例2
[0041](1)分別稱取聚合度為1700?1800的聚乙烯醇(PVA)8g，海藻酸鈉(SA)0.25g加入100mL蒸餾水中混合，水浴加熱至90°C，并不斷用玻璃棒攪拌值完全溶解(無(wú)可見(jiàn)微小顆粒)，并保溫達(dá)5h，形成PVA和SA的混合凝膠液，最終PVA和SA所占百分比為8 %和0.25%；
[0042](2)待PVA和SA混合凝膠液冷卻至室溫，將活性污泥泥水