一种玻璃纤维/高聚物复合固定化微生物填料制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种玻璃纤维/高聚物复合固定化微生物填料的制备方法，属于水处理领域。本发明专利技术的技术方案是提供一种胶囊型的固定化填料，不仅易于微生物的生长，并且兼具固定化填料特点的固定化填料，其具体方法包括：(1)通过富集培养获得高效光合细菌菌株；(2)玻璃纤维球的机械热结扎；(3)光合细菌在玻璃纤维球内吸附生长；(4)高聚物涂覆材料(聚偏氟乙烯、聚砜、聚烯烃类等)的前驱体溶液配制；(5)光合细菌固定化填料的合成。本发明专利技术微生物固定化方法所制备的填料具有较强的机械性能，且由于玻璃纤维球的多孔性和透光性，克服了传统包埋填料的传质性能差、光利用率较低的难题。

Preparation and Application of a Composite Immobilized Microbial Filler of Glass Fiber/Polymer

The invention discloses a preparation method of glass fiber/polymer composite immobilized microbial filler, which belongs to the field of water treatment. The technical scheme of the present invention is to provide a capsule-type immobilized filler, which is not only easy for the growth of microorganisms, but also has the characteristics of immobilized filler. The specific methods include: (1) obtaining highly efficient photosynthetic bacteria strains by enrichment and cultivation; (2) mechanical thermal ligation of glass fibre balls; (3) adsorption and growth of photosynthetic bacteria in glass fibre balls; (4) polymer coating materials (4). The preparation of precursor solution of polyvinylidene fluoride, polysulfone, polyolefins, etc. (5) The synthesis of immobilized fillers for photosynthetic bacteria. The filler prepared by the microbial immobilization method of the invention has strong mechanical properties, and overcomes the difficulties of poor mass transfer performance and low light utilization of the traditional embedding filler due to the porous and transparent properties of the glass fiber ball.

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃纤维/高聚物复合固定化微生物填料制备及其应用
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种高效的固定光合细菌填料的制备方法。
技术介绍
光合细菌(Photosyntheticbacteria，PSB)是一类以光作为能源，能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。由于光合细菌菌体较小，自然沉降困难，在实际应用中存在菌体流失和固液分离两个问题。为了解决这两个问题，就需要不断地培养和添加新鲜菌体，还需要进行固液分离的处理工作，由此造成处理工艺流程复杂，增加处理成本，严重影响了它在生产中的推广应用。而固定化技术可以解决这种问题，传统的固定化方法有包埋法和吸附法应用较多，但以聚乙烯醇、海藻酸钠、琼脂、明胶等为包埋剂制备的填料，机械性能差且包埋材料会影响底物和产物的扩散性，以及这些材料大多机械性能差，极易破碎，进而限制了这种方法的应用，而吸附法大多以多孔材料为载体，使细菌附着在上面，这种固定化方法在水力作用下细菌极其容易从载体上脱落。因此，本专利技术利用无机载体材料玻璃纤维球为载体，聚偏氟乙烯或者聚砜为多孔外壳，制备的固定化填料不仅具有较好的传质性且机械强度高，不易破碎。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前细菌固定化中存在的主要问题，提供一种固定化微生物技术，通过吸附法将光合细菌吸附在玻璃纤维球内，再通过涂覆法在玻璃纤维球的外表面涂覆一层薄膜，从而制得固定化填料，这种固定化填料不仅克服了传统固定化方法的缺点，并且显著提高了固定化填料对废水的处理效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种复合型光合细菌固定化填料，所述复合型光合细菌固定化填料按以下方法制备：(1)将光合细菌在光合细菌液体培养基中光照厌氧条件下培养至以干菌体质量计浓度为1-2g/L，得到光合细菌富集培养液，加入玻璃纤维球，通过玻璃纤维球的吸附作用使光合细菌吸附在玻璃纤维球的孔道结构中，得到吸附光合细菌的玻璃纤维球；(2)将高聚物加入到有机溶剂中，在20-40℃的条件下搅拌、溶解，得涂覆试剂；所述高聚物为聚砜或聚烯烃类；所述涂覆试剂中高聚物的质量分数为8％～20％；(3)将步骤(1)所得吸附光合细菌的玻璃纤维球浸没于步骤(2)制得的涂覆试剂中，搅拌，摇匀，取出放置于去离子水中，静置使玻璃纤维球表面形成一层膜状多孔的包埋层，取出后用蒸馏水清洗即可便得到所述的复合型光合细菌固定化填料。进一步，本专利技术所述光合细菌液体培养基终浓度组成如下成：酵母膏0.5g/L、蛋白胨0.5g/L、CH3COONa3g/L、NH4Cl0.1g/L、NaCl0.5g/L、NaHCO30.5g/L、K2HPO40.2g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、CaCl20.1g/L，溶剂为水，初始pH7～9。进一步，本专利技术所述玻璃纤维球的制备方法为：先将玻璃纤维灭菌，再将玻璃纤维进行机械热结扎，制备成大小均一的球体，清洗烘干，即得所述玻璃纤维球。进一步，本专利技术步骤(2)中所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮。进一步，本专利技术步骤(2)中所述高聚物优选为聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。更进一步，本专利技术步骤(2)中所述高聚物更优选为聚砜或聚偏氟乙烯。进一步，本专利技术步骤(1)中所述光合细菌富集培养液体积以加入玻璃纤维球的质量计为100～1000mL/g。进一步，本专利技术步骤(1)所述固液分离通过10000～12000rpm的转速下离心实现。进一步，本专利技术所述光合细菌为红假单胞菌属(Rhodopseudomonaspalustris)光合细菌。进一步，本专利技术提供一种所述的复合型光合细菌固定化填料在降解高盐废水COD中的应用。本专利技术的有益效果为：本专利技术微生物固定化方法所制备的填料具有较强的机械性能，且由于玻璃纤维球的多孔性和透光性，克服了传统包埋填料的传质性能差、光利用率较低的难题。附图说明图1：实施例1以聚偏氟乙烯(PVDF)和实施例3聚砜(PSF)制备的固定化填料；图2：固定化填料对COD的降解效果。图3：实施例3与对比例2对COD的降解效果。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。本专利技术光合细菌优选红假单胞菌属(Rhodopseudomonaspalustris)光合细菌，光合细菌种子液购自浙江鼎龙集团。本专利技术采用的无菌水为经过高压蒸汽灭菌锅处理的去离子水，处理条件为温度121℃，压力0.105Mpa的条件下维持30分钟。实施例1：一、玻璃纤维球的制备取3g玻璃纤维在高压蒸汽灭菌锅中灭菌，然后将不同填充密度的玻璃纤维球进行机械热结扎，制备成大小均一的玻璃纤维球，在无菌水中清洗，烘干，即得玻璃纤维球。二、光合细菌的培养1.配置光合细菌液体培养基称取酵母膏0.5g、蛋白胨0.5g、CH3COONa3g、NH4Cl0.1g、NaCl0.5g、NaHCO30.5g、K2HPO40.2g、MgSO4·7H2O0.1g、CaCl20.1g加入到1000mL蒸馏水中，用质量分数为10％的Na0H和10％的HCI调节pH7，搅拌均匀，即为光合细菌液体培养基。2.光合细菌的富集培养配制200毫升光合细菌液体培养基，倒入250毫升锥形瓶中进行高压蒸汽灭菌，其中，灭菌温度为115℃，灭菌时间为30分钟，取出锥形瓶冷却至室温。用接种环移取7环固体培养基中保存的光合细菌至锥形瓶内，混匀，用纱布将锥形瓶口周围包好，置于培养箱中在光强为2000lux条件下光照厌氧培养48h，培养温度30℃，即得光合细菌富集培养液。三、光合细菌固定化填料的制备1.涂覆溶液的制备将聚偏氟乙烯加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌，溶解，得聚偏氟乙烯溶液。2.玻璃纤维球对细菌的吸附称取0.5g的玻璃纤维球洗干净，烘干，加入至100mL浓度为1g/L的光合细菌进行吸附。3.固定化填料的制备将已吸附有0.3g细菌的玻璃纤维球置于配制好的聚偏氟乙烯溶液中，搅拌，摇匀，取出放置于去离子水中，静置4min，取出，用蒸馏水清洗即可。四、模拟高盐废水指标：盐度5％，COD：2900mg/L。五、固定化填料的活性检测取0.5g固定化填料置于200mL的高盐废水中，在温度为30℃，光照强度为2000lux,的条件下处理72h。设置两组实验，区别在于涂覆溶液中高聚物浓度分别为8％和20％，由图2可知固定化光合细菌对高盐废水COD的降解分别88％和82％。实施例2：一、玻璃纤维球的制备取3g玻璃纤维在高压蒸汽灭菌锅中灭菌，然后将不同填充密度的玻璃纤维球进行机械热结扎，制备成大小均一的玻璃纤维球，在无菌水中清洗，烘干，即得玻璃纤维球。二、光合细菌的培养1.配置光合细菌液体培养基称取酵母膏0.5g、蛋白胨0.5g、CH3COONa3g、NH4Cl0.1g、NaCl0.5g、NaHCO30.5g、K2HPO40.2g、MgSO4·7H2O0.1g、CaCl20.1g加入到1000mL蒸馏水中，用质量分数为10％的Na0H和10％的HCI调节pH7，搅拌均匀，即为光合细菌液体培养基。2.光合细菌的富集培养配制200毫升光合细菌液体培养基，倒入250毫升锥形瓶中进行高压蒸汽灭菌，其中，灭菌温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型光合细菌固定化填料，其特征在于所述复合型光合细菌固定化填料按以下方法制备：(1)将光合细菌在光合细菌液体培养基中光照厌氧条件下培养至以干菌体质量计浓度为1‑2g/L，得到光合细菌富集培养液，加入玻璃纤维球，通过玻璃纤维球的吸附作用使光合细菌吸附在玻璃纤维球的孔道结构中，得到吸附光合细菌的玻璃纤维球；(2)将高聚物加入到有机溶剂中，在20‑40℃的条件下搅拌、溶解，得涂覆试剂；所述高聚物为聚砜或聚烯烃类；所述涂覆试剂中高聚物的质量分数为8％～20％；(3)将步骤(1)所得吸附光合细菌的玻璃纤维球浸没于步骤(2)制得的涂覆试剂中，搅拌，摇匀，取出放置于去离子水中，静置使玻璃纤维球表面形成一层膜状多孔的包埋层，取出后用蒸馏水清洗即可便得到所述的复合型光合细菌固定化填料。

【技术特征摘要】
1.一种复合型光合细菌固定化填料，其特征在于所述复合型光合细菌固定化填料按以下方法制备：(1)将光合细菌在光合细菌液体培养基中光照厌氧条件下培养至以干菌体质量计浓度为1-2g/L，得到光合细菌富集培养液，加入玻璃纤维球，通过玻璃纤维球的吸附作用使光合细菌吸附在玻璃纤维球的孔道结构中，得到吸附光合细菌的玻璃纤维球；(2)将高聚物加入到有机溶剂中，在20-40℃的条件下搅拌、溶解，得涂覆试剂；所述高聚物为聚砜或聚烯烃类；所述涂覆试剂中高聚物的质量分数为8％～20％；(3)将步骤(1)所得吸附光合细菌的玻璃纤维球浸没于步骤(2)制得的涂覆试剂中，搅拌，摇匀，取出放置于去离子水中，静置使玻璃纤维球表面形成一层膜状多孔的包埋层，取出后用蒸馏水清洗即可便得到所述的复合型光合细菌固定化填料。2.如权利要求1所述的复合型光合细菌固定化填料，其特征在于：所述光合细菌液体培养基终浓度组成如下成：酵母膏0.5g/L、蛋白胨0.5g/L、CH3COONa3g/L、NH4Cl0.1g/L、NaCl0.5g/L、NaHCO30.5g/L、K2HPO40.2g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、Ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国亮，张旭，秦磊，孟琴，刘秋花，范铮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33