一种胞外聚合物中多糖的回收方法技术

本发明专利技术涉及一种胞外聚合物中多糖的回收方法，包括以下步骤：S1：活性污泥的收集；S2：活性污泥的处理，使活性污泥中的微生物细胞表面的胞外聚合物解离，经重力沉降或离心去除包含细胞体以及细胞残体的非溶解性杂质后，得到溶解性胞外聚合物溶液；S3：溶解性胞外聚合物溶液的处理，向溶解性胞外聚合物溶液中投加可离子化的高价金属盐或含高价金属离子溶液，以使胞外聚合物溶液中多糖与高价金属离子进行反应，形成非溶解态的悬浮多糖；S4：多糖的回收，对非溶解态的悬浮多糖采用过滤的方式，截留与高价金属离子作用后形成的悬浮多糖，达到胞外聚合物中多糖回收的目的。本发明专利技术的有益效果在于，提供一种操作方便且节能环保的胞外聚合物中多糖的回收方法。

【技术实现步骤摘要】
一种胞外聚合物中多糖的回收方法
本专利技术涉及一种胞外聚合物中多糖的回收方法。
技术介绍
资源回收是未来污水处理发展的必然方向。目前，最常用的污水处理技术是活性污泥法，然而，活性污泥处理过程中产生的大量剩余污泥是亟待解决的问题。剩余污泥主要由细胞体和胞外聚合物构成，其中胞外聚合物占污泥干重的10～40％。胞外聚合物主要包含微生物细胞的分泌物、细胞自溶或细胞表面脱落的部分物质，包括多糖、蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质等，其中，多糖和蛋白质为主要成分。特别地，多糖可作为生物絮凝剂、重金属离子吸附剂、土壤改良剂、增稠剂等，应用于水处理、农业、园艺、造纸工业、医疗、建筑工业等，因此，从胞外聚合物中回收多糖具有极大的经济价值。因此，去除胞外聚合物中蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质等物质，成为回收胞外聚合物中多糖的关键。从胞外聚合物中回收多糖类物质，目前主要涉及生物、食品工程等领域，至今未有从污泥胞外聚合物中回收多糖的报道。从胞外聚合物中回收多糖类物质而论，往往是去除蛋白质、色素、低分子物质等杂质。针对这些杂质，目前多糖的分离提纯主要有以下方法。用于分离蛋白质的有机溶剂萃取法(氯仿萃取、三氟三氯乙烷萃取、三氯乙酸萃取等)、酶解法、反复冻融法、鞣酸法等。用于分离色素的吸附法(活性炭吸附、硅藻土吸附、纤维素吸附、树脂吸附等)、过氧化氢氧化法、离子交换法等。用于分离低分子杂质的透析法、直接过滤法等。此外，还有分级沉淀法、季铵盐沉淀法、金属离子络合法、盐析法等多糖组分的精分方法。然而，上述方法或需使用氯仿等各种有毒溶剂，或材料成本高昂，或浪费大量的水资源，或浪费大量能源，存在化学药剂消耗、高能耗、二次污染等问题，均不是一种绿色可持续的多糖分离回收方法，仅适用于小规模提取，不适用于大规模生产。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种操作方便且节能环保的胞外聚合物中多糖的回收方法。本专利技术的技术方案是这样的：一种胞外聚合物中多糖的回收方法，包括以下步骤：S1：活性污泥的收集，其中，所述活性污泥包括普通活性污泥、好氧颗粒污泥或厌氧颗粒污泥中的一种或多种；S2：活性污泥的处理，通过采用阳离子交换树脂法、高温碳酸钠法、甲醛—氢氧化钠法、离心法、超声波法、EDTA萃取法或酸溶解法中的一种或多种使步骤S1中活性污泥中的微生物细胞表面的胞外聚合物解离，经重力沉降或离心去除包含细胞体以及细胞残体的非溶解性杂质后，得到溶解性胞外聚合物溶液；S3：溶解性胞外聚合物溶液的处理，向步骤S2得到的溶解性胞外聚合物溶液中投加可离子化的高价金属盐或含高价金属离子溶液，以使胞外聚合物溶液中的多糖与高价金属离子进行反应，形成非溶解态的悬浮多糖，从而与溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质发生相分离；S4：多糖的回收，对步骤S3得到的非溶解态的悬浮多糖采用过滤的方式，截留与高价金属离子作用后形成的悬浮多糖，从而去除胞外聚合物中溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质，达到胞外聚合物中多糖回收的目的。步骤S3中所述可离子化的高价金属盐为可离子化且溶于水的二价金属盐或三价金属盐。所述二价金属盐或三价金属盐为钙盐、镁盐、铁盐、亚铁盐或铝盐。步骤S3中所述含高价金属离子溶液中的高价金属离子为钙离子、镁离子、铁离子、亚铁离子或铝离子中的一种或多种。步骤S4中对非溶解态的悬浮多糖，采用的所述过滤方式具体为：采用微滤膜或筛网对非溶解态的悬浮多糖进行过滤。所述微滤膜或筛网的孔径为1～1000μm本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术的胞外聚合物中多糖的回收方法，可以达到环境保护和资源回收双重效果；其中，在环境保护方面，扩展市政剩余污泥的最终出路，通过回收污泥中胞外聚合物，使得剩余污泥减量；另一方面，回收污泥胞外聚合物中多糖物质，变废为宝。由于该过程回收的多糖成本低廉，故，可拓宽多糖的应用领域；回收过程安全、易行。采用无毒的钙盐(如氯化钙)，避免传统化学回收法中有毒、有害化学品的消耗，减轻环境污染；采用微滤膜的物理截留方式，操作过程简单易行，回收成本低。附图说明图1为本专利技术实施例提供的胞外聚合物中多糖的回收方法的流程示意图；图2为使用不同孔径的微滤膜时滤液中SA与BSA的浓度变化示意图；图3为BSA、SA以及滤液中悬浮物的纳米粒径分布示意图；图4为SA与滤饼冷冻干燥所得粉末的红外光谱图；图5为BSA与滤液冷冻干燥所得粉末的红外光谱图；图6为不同Ca2+浓度时滤液中BSA和SA的浓度变化示意图；图7为不同Ca2+浓度时模拟胞外聚合物溶液的过滤行为示意图；图8为扫流时不同微滤膜孔径过滤的滤液中BSA和SA的浓度变化示意图；图9为不同SA与BSA浓度比时滤液中SA与BSA的浓度变化示意图；图10为本专利技术实施例提供的胞外聚合物中多糖的回收率的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将参照附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1至图10所示：本专利技术实施例的胞外聚合物中多糖的回收方法，包括以下步骤：S1：活性污泥的收集，其中，所述活性污泥包括普通活性污泥、好氧颗粒污泥或厌氧颗粒污泥中的一种或多种；S2：活性污泥的处理，通过采用阳离子交换树脂法、高温碳酸钠法、甲醛—氢氧化钠法、离心法、超声波法、EDTA萃取法或酸溶解法中的一种或多种使步骤S1中的活性污泥中的微生物细胞表面的胞外聚合物解离，经重力沉降或离心去除包含细胞体以及细胞残体的非溶解性杂质后，得到溶解性胞外聚合物溶液；S3：溶解性胞外聚合物溶液的处理，向步骤S2得到的溶解性胞外聚合物溶液中投加可离子化的高价金属盐或含高价金属离子溶液，以使胞外聚合物溶液中多糖与高价金属离子进行反应，形成非溶解态的悬浮多糖，从而与溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质发生相分离；S4：多糖的回收，对步骤S3得到的非溶解态的悬浮多糖采用过滤的方式，截留与高价金属离子作用后形成的悬浮多糖，从而去除胞外聚合物中溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质，达到胞外聚合物中多糖回收的目的。所述步骤S3中可离子化的高价金属盐为可离子化且溶于水的二价金属盐或三价金属盐。所述二价金属盐或三价金属盐为钙盐、镁盐、铁盐、亚铁盐或铝盐。所述步骤S3中含高价金属离子溶液中的高价金属离子为钙离子、镁离子、铁离子、亚铁离子或铝离子中的一种或多种。所述步骤S4中对非溶解态的悬浮多糖，采用的过滤方式具体为：采用微滤膜或筛网对非溶解态的悬浮多糖进行过滤。所述微滤膜或筛网的孔径为1～1000μm。膜孔径影响的结果：使用藻酸钠(SA，一种典型多糖)和牛血清蛋白(BSA，一种典型蛋白质)模拟胞外聚合物溶液。实验条件：SA和BSA超纯水混合液的总浓度为2.0g/L，浓度比CSA/CBSA为1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胞外聚合物中多糖的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：活性污泥的收集，其中，所述活性污泥包括普通活性污泥、好氧颗粒污泥或厌氧颗粒污泥中的一种或多种；S2：活性污泥的处理，通过采用阳离子交换树脂法、高温碳酸钠法、甲醛—氢氧化钠法、离心法、超声波法、EDTA萃取法或酸溶解法中的一种或多种使步骤S1中活性污泥中的微生物细胞表面的胞外聚合物解离，经重力沉降或离心去除包含细胞体以及细胞残体的非溶解性杂质后，得到溶解性胞外聚合物溶液；S3：溶解性胞外聚合物溶液的处理，向步骤S2得到的溶解性胞外聚合物溶液中投加可离子化的高价金属盐或含高价金属离子溶液，以使胞外聚合物溶液中的多糖与高价金属离子进行反应，形成非溶解态的悬浮多糖，从而与溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质发生相分离；S4：多糖的回收，对步骤S3得到的非溶解态的悬浮多糖采用过滤的方式，截留与高价金属离子作用后形成的悬浮多糖，从而去除胞外聚合物中溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质，达到胞外聚合物中多糖回收的目的。

【技术特征摘要】
1.一种胞外聚合物中多糖的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：活性污泥的收集，其中，所述活性污泥包括普通活性污泥、好氧颗粒污泥或厌氧颗粒污泥中的一种或多种；S2：活性污泥的处理，通过采用阳离子交换树脂法、高温碳酸钠法、甲醛—氢氧化钠法、离心法、超声波法、EDTA萃取法或酸溶解法中的一种或多种使步骤S1中活性污泥中的微生物细胞表面的胞外聚合物解离，经重力沉降或离心去除包含细胞体以及细胞残体的非溶解性杂质后，得到溶解性胞外聚合物溶液；S3：溶解性胞外聚合物溶液的处理，向步骤S2得到的溶解性胞外聚合物溶液中投加可离子化的高价金属盐或含高价金属离子溶液，以使胞外聚合物溶液中的多糖与高价金属离子进行反应，形成非溶解态的悬浮多糖，从而与溶解态的蛋白质、核酸、磷脂、腐殖质杂质发生相分离；S4：多糖的回收，对步骤S3得到的非溶解态的悬浮多糖采用过滤的方式，截留与高价金属离子作用后形成的悬浮多糖，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹达啟，郝晓地，宋鑫，杨文宇，方晓敏，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11