[發明專利]一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體及其制備方法

有效

• 申請號: 202011102158.1
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112340853B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張亞雷;周雪飛;由曉剛;陳家斌;張濤;楊銀川
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C12N11/04
• 分類號: C12N11/04;C12N11/084;C02F3/34;C02F101/30
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 林楊

本發明公開了一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體及其制備方法，包括功能性微生物和導電水凝膠載體，所述功能性微生物為耐鹽菌種；所述導電水凝膠載體為相容性導電雜化水凝膠，表面及內部均勻分布有磁性四氧化三鐵顆粒和相容性物質。有益效果在于：通過導電水凝膠雜化的方式固定微生物，具有很好的三維多孔結構，相比于傳統的生物包埋法，生物相容性更好，可以高效地固定更多的微生物，同時微生物與載體的結合更加牢固，凝膠的機械強度得到提高；四氧化三鐵納米顆粒能夠在凝膠內部均勻分布，其摻雜導電水凝膠可以顯著提高凝膠的電流密度，可以作為微生物電子傳遞的中介體，加強微生物的種間互營以及對有機污染物的降解能力。

技術領域

本發明涉及高鹽廢水處理領域，具體涉及一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體及其制備方法。

背景技術

工業生產中很多環節會產生大量的高鹽廢水，如紡織、印染、石化、制革、制藥、食品加工和海水利用等，而且這些廢水中除含有高濃度無機離子外(如Na+、K+、Ca2+、SO42-和Cl－等)，通常還會含有高濃度有機污染物。如不經過適當的處理直接排放，將會使收納水體受到污染，甚至危害生態環境和人類健康。目前處理高鹽廢水的物化方法投資運行費用較高，易造成二次污染而難以在實際生產過程中推廣應用。生物法因處理費用較低、應用范圍廣且不易造成二次污染而被廣泛利用。

而由于無機鹽會增加污水的密度，使活性污泥上浮，使用生物法處理高鹽廢水時不可避免地產生菌體流失和固液分離難等問題，固定化微生物技術可以通過物理、化學作用把游離的生物固定在限定區域，與傳統的懸浮生物處理相比，能夠純化和保持高效菌種，但是目前傳統的固定化微生物工藝是將微生物菌種用聚乙烯醇或海藻酸鈉直接進行包埋，存在載體顆粒易破碎、傳質阻力大、產氣上浮及活性喪失大等缺陷，同時在高鹽環境中，滲透壓增加會導致微生物細胞脫水，降低微生物細胞的酶活性，對微生物有毒害作用。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體及其制備方法，旨在改善固定化載體的微生物負載量和傳質性能，同時將相溶性物質與固定化細胞技術結合，從而改善微生物在高鹽環境中的耐受力和傳質性能，詳見下文闡述。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供的一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體，包括功能性微生物和導電水凝膠載體，所述功能性微生物為耐鹽菌種；

所述導電水凝膠載體為相容性導電雜化水凝膠，表面及內部均勻分布有磁性四氧化三鐵顆粒和相容性物質。

作為優選，所述微生物為嗜鹽細菌、耐鹽細菌和耐鹽酵母菌中的一種或幾種。

應用于上述一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將苯胺和植酸溶液溶解在聚乙烯醇溶液中，然后將混合溶液進行冷卻得到溶液Ⅰ；

步驟2：將微生物菌液、相容性物質和四氧化三鐵顆粒分散至步驟1中冷卻后的溶液Ⅰ中得到溶液Ⅱ；

步驟3：將過硫酸銨溶解在去離子水中制備過硫酸銨溶液，并將溶液冷卻后與溶液Ⅱ快速混合得到溶液Ⅲ，溶液Ⅲ進行反復的冷凍解凍后得到一種用于高鹽廢水處理的雜化水凝膠載體。

作為優選，步驟1中的所述植酸溶液為雜化水凝膠載體的交聯劑和摻雜劑，其質量分數為50％，所述苯胺和所述植酸的摩爾比為2:1到7:1。

作為優選，步驟1中的所述聚乙烯醇溶液的質量分數為4到6％，所述聚乙烯醇溶液與所述植酸溶液的體積比為2:1，所述溶液Ⅰ的冷卻溫度為4℃。

作為優選，步驟2中的所述相容性物質作為微生物的滲透保護劑，其成分為海藻糖、谷氨酸或甜菜堿等，所述相容性物質的質量濃度為100到300mg/L。