[發明專利]一種玻璃纖維/高聚物復合固定化微生物填料制備及其應用

有效

• 申請號: 201710531167.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN109207388B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 張國亮;張旭;秦磊;孟琴;劉秋花;范錚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N11/14;C12N11/082;C12N11/089;C02F3/34;C12R1/38
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發明公開了一種玻璃纖維/高聚物復合固定化微生物填料的制備方法，屬于水處理領域。本發明的技術方案是提供一種膠囊型的固定化填料，不僅易于微生物的生長，并且兼具固定化填料特點的固定化填料，其具體方法包括：(1)通過富集培養獲得高效光合細菌菌株；(2)玻璃纖維球的機械熱結扎；(3)光合細菌在玻璃纖維球內吸附生長；(4)高聚物涂覆材料(聚偏氟乙烯、聚砜、聚烯烴類等)的前驅體溶液配制；(5)光合細菌固定化填料的合成。本發明微生物固定化方法所制備的填料具有較強的機械性能，且由于玻璃纖維球的多孔性和透光性，克服了傳統包埋填料的傳質性能差、光利用率較低的難題。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種高效的固定光合細菌填料的制備方法。

背景技術

光合細菌(Photosynthetic bacteria，PSB)是一類以光作為能源，能在厭氧光照或好氧黑暗條件下利用自然界中的有機物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源進行光合作用的微生物。由于光合細菌菌體較小，自然沉降困難，在實際應用中存在菌體流失和固液分離兩個問題。為了解決這兩個問題，就需要不斷地培養和添加新鮮菌體，還需要進行固液分離的處理工作，由此造成處理工藝流程復雜，增加處理成本，嚴重影響了它在生產中的推廣應用。而固定化技術可以解決這種問題，傳統的固定化方法有包埋法和吸附法應用較多，但以聚乙烯醇、海藻酸鈉、瓊脂、明膠等為包埋劑制備的填料，機械性能差且包埋材料會影響底物和產物的擴散性，以及這些材料大多機械性能差，極易破碎，進而限制了這種方法的應用，而吸附法大多以多孔材料為載體，使細菌附著在上面，這種固定化方法在水力作用下細菌極其容易從載體上脫落。因此，本發明利用無機載體材料玻璃纖維球為載體，聚偏氟乙烯或者聚砜為多孔外殼，制備的固定化填料不僅具有較好的傳質性且機械強度高，不易破碎。

發明內容

本發明的目的是針對目前細菌固定化中存在的主要問題，提供一種固定化微生物技術，通過吸附法將光合細菌吸附在玻璃纖維球內，再通過涂覆法在玻璃纖維球的外表面涂覆一層薄膜，從而制得固定化填料，這種固定化填料不僅克服了傳統固定化方法的缺點，并且顯著提高了固定化填料對廢水的處理效果。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種復合型光合細菌固定化填料，所述復合型光合細菌固定化填料按以下方法制備：

(1)將光合細菌在光合細菌液體培養基中光照厭氧條件下培養至以干菌體質量計濃度為1-2g/L，得到光合細菌富集培養液，加入玻璃纖維球，通過玻璃纖維球的吸附作用使光合細菌吸附在玻璃纖維球的孔道結構中，得到吸附光合細菌的玻璃纖維球；

(2)將高聚物加入到有機溶劑中，在20-40℃的條件下攪拌、溶解，得涂覆試劑；所述高聚物為聚砜或聚烯烴類；所述涂覆試劑中高聚物的質量分數為8％～20％；

(3)將步驟(1)所得吸附光合細菌的玻璃纖維球浸沒于步驟(2)制得的涂覆試劑中，攪拌，搖勻，取出放置于去離子水中，靜置使玻璃纖維球表面形成一層膜狀多孔的包埋層，取出后用蒸餾水清洗即可便得到所述的復合型光合細菌固定化填料。

進一步，本發明所述光合細菌液體培養基終濃度組成如下成：酵母膏0.5g/L、蛋白胨0.5g/L、CH₃COONa 3g/L、NH₄Cl 0.1g/L、NaCl 0.5g/L、NaHCO₃ 0.5g/L、K₂HPO₄ 0.2g/L、MgSO₄·7H₂O 0.1g/L、CaCl₂ 0.1g/L，溶劑為水，初始pH 7～9。

進一步，本發明所述玻璃纖維球的制備方法為：先將玻璃纖維滅菌，再將玻璃纖維進行機械熱結扎，制備成大小均一的球體，清洗烘干，即得所述玻璃纖維球。

進一步，本發明步驟(2)中所述有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮。