[發明專利]一種微生物固定化球體制備裝置

有效

• 申請號: 201811156048.6
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN108998372B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李祥鍇;裴亞欣;陶晨
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

一種微生物固定化球體制備裝置，本發明涉及微生物技術領域；艙體外殼頂部的右側左右并列架設有微生物懸液儲存罐和凝膠液儲存罐；艙體外殼的頂部架設有數個滴液管，滴液管的上端開口上鉸接有頂蓋，頂蓋上由右至左依次貫通連接有一號接口、二號接口和三號接口；微生物懸液儲存罐的出液口以及凝膠液儲存罐的出液口均連接有蠕動泵，蠕動泵的入口端均連接有液體導管，液體導管分別置于微生物懸液儲存罐以及凝膠液儲存罐內。避免制備凝膠細胞混合液在轉移容器的過程中容器內壁上的殘留；防止凝膠細胞混合液被氣源雜質污染；縮短固定化的時間；制備連續進行，節省人工，實用性更強。

技術領域

本發明涉及微生物技術領域，具體涉及一種微生物固定化球體制備裝置。

背景技術

在工業廢水處理應用中，微生物細胞固定化技術是一種非常有前景的應用技術。通過固定化結合能降解特定物質的優勢菌屬能夠有效減少高效降解菌的流失，減輕有毒廢水對微生物的生物毒害，提高對污染物的降解效率。目前常見的固定化的方法有吸附法、包埋法、共價結合法、交聯法。其中包埋法具有較好的綜合性能，細胞的存活率較高，且包埋體在反應工程中應用靈活，成為整個固定化微生物技術中應用最為廣泛的固定化方法。包埋法是利用物理的方法將細胞包裹在凝膠的網絡結構中或者包裹在半透性聚合薄膜內，小分子的底物和產物可以自由出入，而微生物卻不會漏出。聚乙烯醇（PVA）因具有良好的親水性、化學穩定性和機械性能，抗微生物分解能力強成為近年來污水處理包埋法中廣泛應用的固定化材料之一。其與硼酸交聯發生不可逆的塑化是制備載體中最常用的方法。但用該材料制作固定化球體的過程中通常面臨PVA黏度過大，易凝結，及滴落凝膠需于4°C冷卻等問題。

固定化細胞根據用途和制備方法的不同，制得的形狀各異，可以是粒狀、塊狀、條狀、薄膜狀或不規則狀等。目前，固定化細胞大多制備成粒狀珠體，因為不規則形狀的固定化細胞易磨損，在反應器內尤其是在柱式反應器內易受壓變形，流速不好，而采用球狀就可以克服這些缺點。另外，圓形珠體由于其表面積較大，與底物接觸面積較大，所以生產效率相對較高。固定化細胞的催化活性主要集中在凝膠表層，所以凝膠顆粒或凝膠塊的大小必然影響它的反應速率，現認為包埋法制備的凝膠顆粒最適大小應該是2-3mm，所以獲得高效快速制備大小均一的固定化球體在污染物處理過程中十分重要。

“滴落法”是實驗室制備球形固定化微生物比較簡單、常用的方法。目前常用的滴落法制備小球的方法有兩類：第一類是蠕動泵法，蠕動泵是一種可定時、定量、雙向抽液和加液加壓的復合泵。該泵利用泵頭的多個被動輪滾壓硅橡膠管，從而把硅橡膠管內的凝膠細胞混合液間斷、恒流地擠出管口，滴入裝有成型劑的容器中，形成均勻一致的球體。用該方法雖然調速方便，速度快，球體大小易控制，可用于大批量球狀載體制作，但是由于混合液黏度較大導致管壁殘留量大，且針對不同儲液時蠕動泵和滴液管不能共用，需配置多個蠕動泵和滴液管，一一對應，否則會混合污染；第二類是空氣壓力法，將凝膠細胞混合液倒入可封閉的容器后空氣加壓、混合液從另一端細口滴落，滴入成型劑中，即可得到珠體，但在滴落過程中未能有效地利用單個氣源，只適用于單種少量固定化球體制備。另外，該方法涉及壓縮空氣但無氣源過濾裝置，樣品易被氣源雜質污染，同時，混合液配制過程需要在從敞口容器轉移到密閉容器，因為黏度較大，容器內會有較多的凝膠殘留。

同時，在實際制備凝膠細胞混合液時，微生物細胞懸液通常是在高于室溫但低于微生物不耐受溫度的條件下加入凝膠液的，此時制備的混合液不易凝結、粘度較低且容易滴落，后續滴落過程中凝膠細胞混合液會隨著溫度的降低而黏度變大，從而影響滴落速率。以上兩種方法都未能有效解決此問題。另外，滴落成型的球體通常還需轉移到4°C放置過夜，以便更好凝固，費時費力。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，設計合理、使用方便的微生物固定化球體制備裝置，避免制備凝膠細胞混合液在轉移容器的過程中容器內壁上的殘留；防止凝膠細胞混合液被氣源雜質污染；縮短固定化的時間；制備連續進行，節省人工，實用性更強。