[發(fā)明專利]用于降解高濃度四氯苯酚的細(xì)菌固定化中空纖維聚砜膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210203135.9
• 申請(qǐng)日: 2012-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN102728246A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軼;袁遠(yuǎn);張文龍;王秋英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/68
• 分類號(hào): B01D71/68;B01D69/08;C02F3/34;C02F101/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀(jì)昌

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于降解高濃度四氯苯酚的添加活性炭的細(xì)菌固定化中空纖維聚砜膜及其制備方法。

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背景技術(shù)

隨著工業(yè)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量的生活和工業(yè)廢水排入水體，特別是除草劑、殺蟲劑、?除菌劑、熱交換觸媒、絕緣體、潤(rùn)滑劑，這些物質(zhì)的大量的制造和使用,?其中所含的有機(jī)物必然引起土壤和水質(zhì)污染，?甚至在某些工業(yè)廢水中其濃度高達(dá)1000?mg/L。這些物質(zhì)毒性強(qiáng)、不易降解，容易在生物體內(nèi)富集，從而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。而另一方面，地球上可提供的淡水水源越來(lái)越稀缺，列入缺水區(qū)域的城市越來(lái)越多，尤其是中國(guó)是水質(zhì)型缺水大國(guó)，各地政府都希望通過對(duì)工業(yè)廢水的深度處理和回用，提高現(xiàn)有水資源的利用率，解決目前缺水的困難。

四氯苯酚（4?-?CP）是一種來(lái)自許多工業(yè)過程中的環(huán)境污染物。由于的有毒性和可能的致癌性，其排放收到廣泛關(guān)注。四氯苯酚可以通過微生物共代謝的過程而被降解，共代謝是一種特殊的生物降解方式，主要是指微生物的這種不能利用基質(zhì)作為能源和組分元素的有機(jī)物轉(zhuǎn)化作用；共代謝也是一種重要的生物降解手段，常常用于處理受污染的地表水、工業(yè)廢水以及有毒有害物質(zhì)。然而，共代謝過程通常是不能持續(xù)進(jìn)行的，能被降解的非生長(zhǎng)性底物一般和生長(zhǎng)性底物含有相同的分子結(jié)構(gòu)，在它們的降解過程中需要同樣的酶來(lái)分解底物，因此這2?種物質(zhì)之間的競(jìng)爭(zhēng)性抑制不可避免。為了有效地利用共代謝過程來(lái)降解有機(jī)污染物，在有毒的底物和微生物之間需要構(gòu)建一道壁壘。微生物的固定化是一種可行的能達(dá)到上述要求的技術(shù)，微生物固定化技術(shù)已經(jīng)在制藥，食品生物轉(zhuǎn)化以及一些特殊化學(xué)用品生產(chǎn)過程中起著重要的應(yīng)用。近些年，這種技術(shù)也被用于污水處理，特別是在促進(jìn)降解有毒化合物的過程中。與微生物懸浮生長(zhǎng)相比，微生物固定化技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是提高反應(yīng)器中的微生物濃度，保護(hù)微生物，縮短水力停留時(shí)間，從而提高反應(yīng)器效率。該方法中常用的固定材料有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類，比如活性炭、硅藻土、褐藻酸珠等。這些材料都被證明是很好的微生物固定的載體。然而，當(dāng)微生物被完全固定，其生長(zhǎng)會(huì)不可避免的減緩。這是由于傳質(zhì)限制和曝氣困難，另一個(gè)缺點(diǎn)是隨著時(shí)間推移，微生物會(huì)被從固定的基質(zhì)上過濾掉。在污水處理中，應(yīng)用到生物降解有毒有機(jī)物中，表現(xiàn)出底物抑制作用，這反而是一種優(yōu)勢(shì)。

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發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的降解工業(yè)廢水中高濃度四氯苯酚時(shí)基質(zhì)對(duì)細(xì)菌的抑制作用，導(dǎo)致共代謝難以進(jìn)行，細(xì)菌不能生長(zhǎng)的問題。本發(fā)明提供了一種細(xì)菌固定化技術(shù)，通過對(duì)細(xì)菌在添加了活性炭的中空纖維聚砜膜反應(yīng)器中固定化，在苯酚存在的條件下，細(xì)菌可以共代謝降解高濃度的四氯苯酚。

技術(shù)方案：

用于降解高濃度四氯苯酚的細(xì)菌固定化中空纖維聚砜膜，該膜為不對(duì)稱三層結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)分為外表層、中間支撐層和內(nèi)表層；每層中均勻分布著活性炭顆粒，顆粒粒徑≤10μm?，比表面積1104m²/g，空隙體積0.92cm³/g，膜的連續(xù)相為透明雙酚A型聚砜，分子量100000~116500，膜的表面和中間層固定有銅綠假單胞菌（Pseudomonas?aeruginosa）。所述活性炭顆粒由椰子殼制成。所述透明雙酚A型聚砜為雙酚A與4,4-二氯二苯基砜縮聚而成，分子量100000~116500，玻璃化溫度180~190℃，加熱變形溫度170~175℃，拉伸強(qiáng)度75MPa，彎曲模量2650MPa。

用于降解高濃度四氯苯酚的細(xì)菌固定化中空纖維聚砜膜的制備方法，?步驟為：活化：銅綠假單胞菌（Pseudomonas?aeruginosa）培養(yǎng)液經(jīng)離心后棄去上清液，再用生理鹽水液沖洗，制得菌懸液，調(diào)OD600nm=2.0；?固定：取中空纖維膜，放入容器中，向容器中加入混合好的菌懸液，震蕩18h，完成固定。每次離心的條件為6000r/min、10min、4℃。所述中空纖維膜是將透明雙酚A型聚砜，活性炭顆粒和1-甲基-2吡咯酮按質(zhì)量1:4:5~1:5:5混合，在80℃下加熱溶解，然后采用濕式紡絲工藝紡制活性炭中空纖維聚砜膜，濕紡程為2m，紡絲擠出體積流濾15mL/min，紡絲液溫度80℃。

有益效果：