一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体，采用以下方法制备：称取聚乙烯醇并添加至去离子水中溶胀，然后通过加热、搅拌使其完全溶解；在聚乙烯醇溶液中加入气相白炭黑；将聚乙烯醇‑气相白炭黑混悬液逐滴加入至植物油中；乳化反应得到乳液；将戊二醛溶液、盐酸溶液加入至乳液中发生交联反应，持续搅拌至交联反应结束，生成沉淀；将沉淀离心分离后用丙酮和水依次进行清洗，再采用丙酮脱水，并晾干后得到白色粉末；将白色粉末浸泡至过量的氢氟酸溶液中，浸泡后离心分离沉淀，用去离子水清洗，并晾干后制得多孔聚乙烯醇微载体。上述微载体可提高硝化菌和亚硝化菌的培养密度，提高硝化菌扩大培养的经济性。

A Microcarrier for Improving the Culture Density of Nitrifying and Nitrifying Bacteria and Its Preparation Method

The invention provides a microcarrier for increasing the culture density of nitrifying bacteria and nitrosobacteria, which is prepared by the following methods: weighing polyvinyl alcohol and adding it to deionized water to swell, then completely dissolving it by heating and stirring; adding gas phase white carbon black in polyvinyl alcohol solution; adding polyvinyl alcohol and gas phase white carbon black suspension to vegetable oil drop by drop; and emulsifying reaction to obtain the microcarrier. Emulsion, glutaraldehyde solution and hydrochloric acid solution were added to the emulsion to form crosslinking reaction, and continued to stir until the crosslinking reaction was finished, and then precipitated. After centrifugation, the precipitation was cleaned in acetone and water, then acetone was dehydrated, and then dried to obtain white powder. The white powder was soaked in excess hydrofluoric acid solution, then centrifuged and precipitated and deionized water was soaked. Porous polyvinyl alcohol microcarriers were prepared after cleaning and drying. The microcarriers mentioned above can increase the culture density of nitrifying bacteria and nitrosobacteria, and improve the economy of expanded cultivation of nitrifying bacteria.

【技术实现步骤摘要】
一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体及其制备方法
本专利技术属环境微生物领域，具体涉及制备一种提高硝化菌及亚硝化菌培养密度的固定化微载体的制备方法。
技术介绍
污水处理过程中，氨氮的硝化作用分为两个阶段，即亚硝化(氨氧化)和硝化(亚硝酸氧化)，分别由两类化能自养微生物完成，亚硝化细菌进行氨的氧化，硝化细菌完成亚硝酸氧化。硝化细菌统归于硝化杆菌9个属：硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属(Nitrosococus)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)，共14种，除上述9属外还有另外2属(硝化螺菌属和亚硝化弧菌属)共20种。细胞微载体通常指直径在60～250μm，能适用于动物细胞贴壁生长的微珠。常用材料有葡聚糖、明胶、海藻酸盐、纤维素、壳聚糖等。微载体的使用可大大提高贴壁生长细胞的贴附面积，对于贴壁生长的微生物同样有良好的促进生长及活性的效果。为了进一步提高微载体的比表面积，通常还可采用冻干，反复冻融，形貌控制等措施。气相白炭黑为以四氯化碳为原料通过高温化学气相沉积法合成的无定形白色二氧化硅流动性粉末，具有超大比表面积和容积严格的粒度分布，其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100m2/g。本专利技术创造性的使用了气相白炭黑为模板，并进一步对模板进行腐蚀的方法来增大微载体的比表面积，所用材料粒径与贴壁培养的微生物数量级近似，有利于硝化菌在微载体上的吸附。
技术实现思路
本专利技术解决了上述现有技术中的不足，提供了一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体，上述微载体可提高硝化菌和亚硝化菌的培养密度，提高硝化菌扩大培养的经济性。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体，采用以下方法制备：(1)、称取聚乙烯醇并添加至去离子水中溶胀，然后通过加热、搅拌使其完全溶解，制得浓度为10～100g/L的聚乙烯醇溶液；(2)、在聚乙烯醇溶液中加入气相白炭黑，得到聚乙烯醇-气相白炭黑混悬液，所加入的气相白炭黑与聚乙烯醇的质量比为1:1～5；(3)、在磁力搅拌条件下，将聚乙烯醇-气相白炭黑混悬液按照1:2～10的体积比逐滴加入至植物油中，所述植物油中含有浓度为1～10g/L的司班-80；滴加完毕后在30-90℃条件下进行乳化反应，得到乳液；(4)、将戊二醛溶液按照0.8～6.8:1000的体积比滴加至乳液中，搅拌后继续将盐酸溶液按照0.8～5:1000的体积比加入至乳液中发生交联反应，持续搅拌至交联反应结束，生成沉淀；(5)、将沉淀离心分离后用丙酮和水依次进行清洗，再采用丙酮脱水，并晾干后得到白色粉末；(6)、将白色粉末浸泡至过量的氢氟酸溶液中，浸泡10～20分钟后离心分离沉淀，用去离子水清洗，并晾干后制得多孔聚乙烯醇微载体，即为提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体。步骤(1)中通过水浴加热至50℃。步骤(3)中乳化反应的时间为30min。步骤(4)中所添加的戊二醛溶液的质量浓度为25％；所添加的盐酸溶液浓度为1mol/L。步骤(4)中交联反应的时间为1小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术中采用聚乙烯醇包埋气相白炭黑，氢氟酸溶解包埋的气相白炭黑进行微载体的二次致孔，孔隙率大大提高并且微载体表面微结构复杂，利于硝化细菌的吸附及吸附硝化菌的传质生长。(2)交联聚乙烯醇为微载体基质，材料对微生物而言是惰性的，很难降解产生有利于化能异养菌生长的养料，从而有利于在非严格无菌控制条件下进行硝化菌的增殖，有利于生产成本的降低。附图说明图1为本专利技术实施例1中使用微载体和未用微载体的硝化菌对培养基(初始氨氮50mg/L)中2小时氨氮转换量比较图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做详细具体的说明，但是本专利技术的保护范围并不局限于以下实施例。实施例1本实施例中所制备的微载体的具体制备方法如下：准确称取5gPVA(聚乙烯醇)颗粒，在去离子水中溶胀0.5h后定容至100mL，将其置于水浴锅中并逐渐升温至50℃，搅拌使其完全溶解。加入气相白炭黑1g，在磁力搅拌作用下，将PVA-气相白炭黑混悬液逐滴加入到含有2g司班-80的500mL植物油中，50℃乳化30min。随后向乳液中逐滴加入1.5mL25％的戊二醛，搅拌10min后，加入1.5mL1mol/LHCl，使PVA发生交联反应，此时可以观察到乳液逐渐由乳白色变成黄色。持续搅拌1h后，离心分离沉淀，并用丙酮、热水、冷水清洗数次，以除去残留在微球表面的油相及杂质。最后再用丙酮脱水2次，并将所得产物在室温下晾干，得到白色粉末。白色粉末通风橱内使用过量的HF浸泡15分钟，离心分离沉淀，并用去离子水清洗数次，所得产物在室温下晾干，得到白色粉末。即为多孔PVA微载体。下面对本实施例中所制得的多孔PVA微载体的性能进行验证，首先取亚硝化螺菌属(NitrosospiramultiformisATCC25196)及活跃硝化杆菌(NitrobacteragilisATCC14123)混合培养物于改良的203号硝化菌培养基中混合培养。改良的203号硝化菌培养基配方为：去离子水将上述培养基定容至1000mL，121℃灭菌21分钟。将上述菌种培养1个月，至生物量不再显著增长，10％接种至250mL摇瓶，实验组加入微载体每瓶1-5g，对照组不加微载体。200rpm，30℃培养一个月后取1mL菌液，离心，去离子水洗两次，换入新鲜培养基，混悬30℃孵育2小时，测量氨氮变化量。结果显示如图1所示，培养基初始氨氮约50mg/L,经过2小时硝化反应后，微载体组氨氮转化量是对照组7倍以上。实施例2本实施例中所制备的微载体具体制备方法如下：准确称取8gPVA颗粒，在去离子水中溶胀0.5h后定容至100mL，将其置于水浴锅中并逐渐升温至50℃，搅拌使其完全溶解。加入气相白炭黑2g，在磁力搅拌作用下，将PVA-气相白炭黑混悬液逐滴加入到含有4g司班-80的600mL植物油中，70℃乳化30min。随后向乳液中逐滴加入1mL25％的戊二醛，搅拌10min后，加入1.5mL1mol/LHCl，使PVA发生交联反应，此时可以观察到乳液逐渐由乳白色变成黄色。持续搅拌1h后，离心分离沉淀，并用丙酮、热水、冷水清洗数次，以除去残留在微球表面的油相及杂质。最后再用丙酮脱水2次，并将所得产物在室温下晾干，得到白色粉末。白色粉末通风橱内使用过量的HF浸泡20分钟，离心分离沉淀，并用去离子水清洗数次，所得产物在室温下晾干，得到白色粉末。即为多孔PVA微载体。下面对本实施例中所制得的碳酸钙及碱式碳酸镁混晶微载体的性能进行验证，首先取亚硝化螺菌属(NitrosospiramultiformisATCC25196)及活跃硝化杆菌(NitrobacteragilisATCC14123)混合培养物于改良的203号硝化菌培养基中混合培养。改良的203号硝化菌培养基配方同实施例1。将上述菌种培养1个月，至生物量不再显著增长，10％接种至250mL摇瓶，实验组加入微载体每瓶1-5g，对照组不加微载体。200rpm，30℃培养一个月后取1mL菌液，离心，去离子水洗两次，换入新鲜培养基，混悬30℃孵育2小时，测量氨氮变化量。结果显示微载体组氨氮降低率远高于对照组。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体，其特征在于采用以下方法制备：(1)、称取聚乙烯醇并添加至去离子水中溶胀，然后通过加热、搅拌使其完全溶解，制得浓度为10～100g/L的聚乙烯醇溶液；(2)、在聚乙烯醇溶液中加入气相白炭黑，得到聚乙烯醇‑气相白炭黑混悬液，所加入的气相白炭黑与聚乙烯醇的质量比为1:1～5；(3)、在磁力搅拌条件下，将聚乙烯醇‑气相白炭黑混悬液按照1:2～10的体积比逐滴加入至植物油中，所述植物油中含有浓度为1～10g/L的司班‑80；滴加完毕后在30‑90℃条件下进行乳化反应，得到乳液；(4)、将戊二醛溶液按照0.8～6.8:1000的体积比滴加至乳液中，搅拌后继续将盐酸溶液按照0.8～5:1000的体积比加入至乳液中发生交联反应，持续搅拌至交联反应结束，生成沉淀；(5)、将沉淀离心分离后用丙酮和水依次进行清洗，再采用丙酮脱水，并晾干后得到白色粉末；(6)、将白色粉末浸泡至过量的氢氟酸溶液中，浸泡10～20分钟后离心分离沉淀，用去离子水清洗，并晾干后制得多孔聚乙烯醇微载体，即为提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体。

【技术特征摘要】
1.一种提高硝化菌和亚硝化菌培养密度的微载体，其特征在于采用以下方法制备：(1)、称取聚乙烯醇并添加至去离子水中溶胀，然后通过加热、搅拌使其完全溶解，制得浓度为10～100g/L的聚乙烯醇溶液；(2)、在聚乙烯醇溶液中加入气相白炭黑，得到聚乙烯醇-气相白炭黑混悬液，所加入的气相白炭黑与聚乙烯醇的质量比为1:1～5；(3)、在磁力搅拌条件下，将聚乙烯醇-气相白炭黑混悬液按照1:2～10的体积比逐滴加入至植物油中，所述植物油中含有浓度为1～10g/L的司班-80；滴加完毕后在30-90℃条件下进行乳化反应，得到乳液；(4)、将戊二醛溶液按照0.8～6.8:1000的体积比滴加至乳液中，搅拌后继续将盐酸溶液按照0.8～5:1000的体积比加入至乳液中发生交联反应，持续搅拌至交联反应结束，生成沉淀；(5)、将沉淀离心分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓声，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42