[發明專利]一種炭纖維載體的微生物固著強度的測試方法

在審

• 申請號: 201410147847.2
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103940695A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 戴光澤;包艷玲
• 申請（專利權）人: 四川城際軌道交通材料有限責任公司;西南交通大學
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓;劉雪蓮

技術領域

本發明涉及炭纖維（CF）生物膜載體材料，特別涉及一種測試炭纖維載體表面微生物的固著強度的方法。

背景技術

生物膜法污水處理技術作為高效污水處理工藝之一，已被廣泛應用于生活污水等有機污水處理中。該技術中生物膜載體表面微生物的固著強度是影響載體對微生物固著能力的關鍵，直接決定了載體表面生物膜的形成，是生物膜法污水處理工藝能否高效、穩定運行的主要因素之一。

通常情況下，在固著了微生物的載體表面施加流動剪切力，并觀察微生物的剝落程度是表征微生物固著力的傳統方法（Ohashi?A,?Harada?H.?A?novel?concept?for?evaluation?of?biofilm?adhesion?strength?by?applying?tensile?force?and?shear?force?[J].?Water?Science?and?Technology,?1996,?34(5):?201-211）。CF雖具有良好的生物相容性，可使微生物在短時間內大量粘附在其表面，相對于其他生物膜載體而言優勢明顯（Inagaki?M.?New?Carbons?-?Control?of?Structure?and?Functions?[M].?Oxford:?Elsevier?Science,?2000），但由于炭纖維載體通常為束狀，規格6k根左右，且纖維表面有溝槽，無法保證在每根炭纖維上施加均勻的流動剪切力，故可能導致同一束炭纖維的不同表面上微生物的剝落情況不同，從而影響微生物固著強度的表征精度。

此外，Fang等人曾運用原子力顯微鏡（AFM），通過掃描并測定探針、細胞與載體間的相互作用力的方法，表征細胞的在載體表面的固著力（Fang?H,?Chan?K,?Xu?L.?Quantification?of?bacterial?adhesion?forces?using?atomic?force?microscopy?[J].?Journal?of?microbiological?methods,?2000,?40(1):?89-97）。但在AFM掃面過程中，由于樣品含水量對檢測的精準度會有較大影響，樣品均需提前進行烘干處理，導致細胞失活，故通過AFM表征的固著力實為失活細胞在載體表面的固著強度，并不能有效體現細胞的實際固著強度。

已有不少研究通過對CF進行表面改性改善其微生物親和性，選擇適用于CF載體的微生物固著強度測試方法，則可較可靠的體現CF對微生物的固著能力。所以尋找合適的微生物固著強度測試方法是準確評價CF載體的微生物親和性的主要問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于測試炭纖維載體表面微生物固著強度的方法，從而準確評價炭纖維載體的微生物固著能力，與微生物親和性。

本發明所提供炭纖維載體微生物固著強度測試方法包括以下步驟：

稱取炭纖維，將其與過量的微生物進行固著處理。固著完成后，超聲處理，脫除未固著穩定的微生物；然后，洗凈，烘干，再次稱重，比較得炭纖維的重量增加率，即為微生物固著率或殘余微生物固著率。

殘余微生物固著率為單位質量炭纖維經超聲處理后的殘余微生物固著量。微生物的固著處理方法可以采用現有技術中任意一種已知的固著方法，均不影響本發明的測試方法的進行。本發明采用超聲震動處理，超聲震動處理具有全方位性，超聲條件下的空化作用可對水中微生物細胞壁或細胞膜間產生強大的水力剪切力，炭纖維載體的各個方向上都能夠受到的剪切力作用，沒有剪切處理死角，避免了因為處理過程中方法因素造成的檢測結果之間的誤差。而且在超聲震蕩過程中，所產生的水力剪切力從炭纖維各個方向上均是相同，具有獨特的均一性。不會出現微生物附著在纖維束內側，剪切力度變小，微生物保留時間增長的缺陷。檢測結果準確可靠，適用于各種纖維狀的微生物載體的測試分析，具有極高的普適性。

具體的來說，超聲震動處理按以下步驟進行：

（1）將未固著微生物的炭纖維載體烘干稱重，質量記為W₀；將炭纖維進行微生物固著處理；

（2）將已固著微生物的炭纖維載體浸入標準磷酸鹽緩沖液（PBS），放入輸出功率為20-30W的超聲震蕩器內，超聲處理10-20?min；優選的，在在室溫條件下進行超聲處理。

（3）將超聲處理后炭纖維載體用無菌蒸餾水緩慢沖洗，并烘干稱重，質量記為W；比較得出炭纖維的重量增加率。