一种高效水体净化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了提供一种无污染、无需回收，原料丰富，吸附量大，使用效果好的净水剂载体的制备方法，通过还原‑硫化，在载体表面设定培养基硫化细菌吸附位点，使得净水剂中细菌担载量大，存活率高，菌群优势大，净化效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种高效水体净化剂的制备方法
本专利技术属于水体净化领域，特别涉及一种基于大孔介孔氧化硅载体的的硫氧化细菌生物活性净化剂和制备方法，及其应用。
技术介绍
研究表明，在当今水产养殖过程中，由于饵料利用率低，残饵、养殖动物粪便排放过多等问题，造成水体的富营养化和底泥的C、N、P富集污染以及底泥氧化还原电位降低。水体富营养化程度增加，会导致氨氮和亚硝酸盐超标，对水产动物产生毒害作用。大量养殖废水的排放给周边环境造成了巨大影响，水域环境恶化，赤潮频发，生态平衡和生物多样性也遭到破坏。养殖水域的水质下降也给我国渔业经济到来了巨大损失，随着水产养殖业的迅猛发展，集约式工业化养殖的规模日益扩大。与此同时，未经处理的养殖废水“工业”生活污水的任意排放使天然水域受到污染，养殖生态环境恶化，导致水产动物的病害问题日趋严重。目前主要使用抗生素等化学药物来控制病害的发生，但抗生素的过度使用不仅使病菌的耐药性增强，而且还干扰了有益微生物菌群的正常生长繁殖，引起微生态的失调。抗生素的长期使用所产生的药残严重影响水质和水产品质，也直接威胁人类的健康和安全。目前，煤渣颗粒吸附以及三价铁氧化等硫化物的物理化学控制水体质量的方法存在费用高、持久性差、二次污染等缺点。相比之下，硫化物的生物控制具有环保、高效、持久等优点，是一种较有前景的硫化物控制技术。微生物固定化技术是利用物理或化学的方法将游离的微生物细胞固定在载体上，使其保持活性并可反复利用的方法，现已成功应用于水体、大气、土壤污染防治领域，取得了较好的效果。如在细胞固定化技术中，包埋法是使细胞分散到多孔性载体内部，或利用高聚物在形成凝胶时将细胞包埋在内部，从而达到固定细胞的目的，是目前应用最广泛的细胞固定化方法，然而利用硫氧化细菌的生物代谢功能对含硫废水进行处理时，常常由于进水硫化物浓度高而使反应器内的功能微生物的代谢活动受到抑制，致使功能微生物需要很长的适应期，而且由于硫氧化细菌的附着性能不强，极易随出水流失，所以要在反应器中保持较高的硫氧化细菌浓度也十分不易。如CN103951052A北京工业大学公开的一种基于聚氨酯载体的硫氧化细菌固定化生物活性填料制备及应用，块状的聚氨酯泡沫通过挤压吸附包埋液吸附固载有硫氧化细菌的包埋液固化后进行切割得到的颗粒状生物活性填料，但所述聚氨酯材料却存在如下问题：（1）密度单一，只存在漂浮和下沉两种状态，在水体变化动态体系中，并不能长时间有效的悬浮于水体中；（2）聚氨酯高聚物表面无位点，也不适合建立位点，因此并不适合硫氧化细菌的选择吸附；（3）聚氨酯的孔径单一，仅仅具有无规则的大孔，虽然大孔有利于吸附，比表面积极小，固定效果较差，稳定性有点提高；（3）聚氨酯作为有机高聚物，会造成严重污染，如所述专利记载作为生物填料形状可为边长3‐5mm的正方体、长宽高分别为3‐5mm的长方体、直径3‐5mm，高3‐5mm的圆柱体等，类似于颗粒的载体，在净化完湖泊、海洋等大面积水体后，回收存在极大问题，极易造成污染。此外，CN109382075A武汉轻工大学一种复合微生物菌吸附剂及其制备方法以及污水处理方法，所述复合微生物菌吸附剂包括复合载体和复合微生物菌，所述复合载体包括海藻酸钠、糖蜜、硅藻土、微米级活性炭以及贝壳粉。本专利技术以海藻酸钠、糖蜜、硅藻土、微米级活性炭和贝壳粉作为复合载体，然后将复合微生物菌固化负载于所述复合载体上制成复合微生物菌吸附剂，提高了吸附剂中微生物菌的含量、存活率以及有效存活时间，用于处理污水时，可以有效降解污水中的亚硝酸盐、氨氮以及硫化氢等有害物质，达到净化水质的作用。但所述聚氨酯材料却存在如下问题：（1）载体复杂，混合均匀困难，无法做到均质混合，导致整个吸附剂的吸附效果稳定性较差；（2）无有效吸附空位，仅依靠无序大孔吸附菌群，吸附单一。
技术实现思路
基于上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种无污染、无需回收，原料丰富，吸附量大，使用效果好的净水剂载体，以及在其载体上担载硫氧化细菌的活性生物净化剂的制备方法。具体包括如下步骤：（1）制备载体颗粒：所述载体为大孔介孔氧化硅载体，具有相互连通贯穿的孔结构，孔壁上附着1-10μm的相连孔窗，孔壁由介孔形貌结构构成。（2）对载体进行还原-硫化：将所述的载体置于真空管式炉内的刚玉盅中，通氩气排空，然后切换气体路为1~5vol.H2/Ar混合气，升温至550-600oC，时间为1-1.5h，自然降温至200-300oC后，氩气排空后，通入CS2气体，以10-15oC/min升至700oC，恒温1-2h，自然冷却至室温，在氧化硅载体表面形成硫氧键，作为培养基硫化细菌吸附位点。（3）制备硫氧化细菌培养基；所述硫氧化细菌培养基包括有KH2P04，NaHP04，MgSO4,KCl,和去离子水，以及Cu2+，Zn2+，Ca2+，Fe3+,Mn2+微量元素，在121℃下高压灭菌20min，在无菌条件下接种硫氧化细菌，30oC，150r/min下摇床培养得硫氧化细菌菌液。（4）取上述取培养的菌液,加入多孔载体,摇床摇动,20-32℃静置2-3天，去除多余培养液，去离子水洗涤1-2次、常温风干，获得担载有硫氧化细菌的载体。进一步的，所述硫氧化细菌为需氧和/或兼性厌氧混合物。进一步的，所述硫氧化细菌包括无色硫细菌中的硫杆菌或丝状硫细菌，或有色硫细菌中的紫硫菌、绿硫菌、沼泽红杆菌。进一步的，所述载体的参数特征如下：大孔尺寸为20-30μm，介孔的孔尺寸为3.5-3.8nm，比表面积为90-130m2/g，孔容0.17-0.25cm3/g。进一步的，所述载体表面担载的有效活菌数≥6×108个/g。进一步的，所述载体的大孔介孔材料通过模板法制备，通过研磨、网筛获得，颗粒状载体，颗粒的尺寸为0.1-2cm。进一步的，载体形状为球体、圆柱体、正方体、或多边体中的一种或多种。进一步的，所述水体净化剂播撒或喷洒在水体表面即可。进一步的，高效水体净化剂的应用，其特征在于可用于化粪池、生活污水、工业废水、池塘、沼泽、河流、大海、湖泊、水族箱等水体的水质净化或除臭领域。本专利技术使用的氧化硅载体为具有含有大孔介孔的惰性载体，所述载体对微生物无毒；传质性能良好；固定化后机械强度高；物理、化学性质稳定，不易被微生物分解；固定化操作容易；使用寿命长；价格低廉，详细说来，所述氧化硅载体在水体净化过程中无需回收，不会对自然环境造成任何影响和负担，其所述载体为非酸非碱中性材料，即载体本身不会改变待净化的水体的pH值，即不会对稳定的水体生物体系的pH平衡产生不良影响，即本专利技术的载体适合于任何pH值环境的水体净化。关于本专利技术大孔介孔的制备方法，包括现有技术中存在的溶胶-凝胶法，模板法，微乳液法，水热法，沉淀法，其中优选模板法，常见的如以整体型聚苯乙烯为大孔结构的硬模板，非离子表面活性剂P123为介孔结构的软模板构件的大孔介孔载体，所述载体能够有效的控制大孔和介孔的结构，且调配方便，稳定性较高。所述载体具有相互连通贯穿的孔结构，孔壁上附着1-10μm的相连孔窗，孔壁由介孔形貌结构构成；大孔尺寸为20-30μm，介孔的孔尺寸为3.5-3.8nm，比表面积为90-130m2/g，孔容0.17-0.25cm3/g，其中大孔尺寸优选23-27μm，主要是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效水体净化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）制备载体颗粒：所述载体为大孔介孔氧化硅载体，具有相互连通贯穿的孔结构，孔壁上附着1‑10μm的相连孔窗，孔壁由介孔形貌结构构成；（2）对载体进行还原‑硫化：将所述的载体置于真空管式炉内的刚玉盅中，通氩气排空，然后切换气体路为1~5vol.H2/Ar混合气，升温至550‑600

【技术特征摘要】
1.一种高效水体净化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）制备载体颗粒：所述载体为大孔介孔氧化硅载体，具有相互连通贯穿的孔结构，孔壁上附着1-10μm的相连孔窗，孔壁由介孔形貌结构构成；（2）对载体进行还原-硫化：将所述的载体置于真空管式炉内的刚玉盅中，通氩气排空，然后切换气体路为1~5vol.H2/Ar混合气，升温至550-600oC，时间为1-1.5h，自然降温至200-300oC后，氩气排空后，通入CS2气体，以10-15oC/min升至700oC，恒温1-2h，自然冷却至室温，在氧化硅载体表面形成硫氧键，作为培养基硫化细菌吸附位点；（3）制备硫氧化细菌培养基；所述硫氧化细菌培养基包括有KH2P04，NaHP04，MgSO4,KCl,和去离子水，以及Cu2+，Zn2+，Ca2+，Fe3+,Mn2+微量元素，在121℃下高压灭菌20min，在无菌条件下接种硫氧化细菌，30oC，150r/min下摇床培养得硫氧化细菌菌液；（4）取上述取培养的菌液,加入步骤（2）中还原-硫化后的多孔载体,摇床摇动,20-32℃静置2-3天，去除多余培养液，去离子水洗涤1-2次，常温风干，获得高效水体净化剂。2.如权利要求1所述的高效水体净化剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洋洋，
申请(专利权)人：无锡吉致电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32