碳纤维表面特性对反硝化菌固着化的影响_刘杰

第30卷第2期2003年北京化工大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYVol.30,No.22003碳纤维表面特性对反硝化菌固着化的影响刘　杰　马兆昆(北京化工大学材料科学与工程学院,北京　100029)摘　要:通过对比反硝化菌在不同基体碳纤维表面的固着化及碳纤维表面含氧官能团对菌种的固着化实验,研究了碳纤维(基体、比表面积、循环利用性等)特性,尤其表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响。实验结果表明,反硝化菌在PAN基碳纤维上的平均挂膜厚度明显高于沥青基和粘胶基碳纤维。碳纤维表面适量的含氧官能团有助于较多、较牢固地固着反硝化菌。对三种PAN基碳纤维的XPS谱图分析表明碳纤维表面含氧官能团—O—CO对反硝化菌的固着化影响较大,当碳纤维表面含氧官能团—O—CO中碳原子占表面碳原子总量的3%左右时反硝化菌固着化效果较佳。经过比较表明PAN基碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解及化学腐蚀的优异的新型反硝化菌固着化载体。关键词:碳纤维;表面含氧官能团;生物膜;固着中图分类号:TQ342+.742收稿日期:2002-09-02基金项目:国家自然科学基金项目(50273002);北京市自然科学基金项目(8032008,8992011)第一作者:男,1952年生,教授E-mail:Liuj@mail.buct.edu.cn引　言近年来,生物膜技术在生物制药、化工、食品、固定微生物细胞[1]及进行废水生物处理方面得到了较快发展,其中生物膜载体在其发展过程中起着关键作用。可以说生物膜技术的进步离不开载体材料的发展,对于生物膜法污水处理更是如此。但由于当前水处理用生物膜载体在生物相容性、稳定性、力学性能、处理效果和再生等多方面或某一方面存在不足,制约了生物膜法水处理技术的发展,因此研制、选定更优异的生物膜载体材料已成为发展生物膜法水处理最重要的问题之一[2]。众所周知,碳材料与微生物具有良好的相容性,粒状活性炭作为生物膜载体已用于污水脱氮处理[3],但它存在易堵塞、易流失及造成二次污染等弊端[4]。迄今为止碳纤维大都作为吸附材料[5]用于废水处理,作为生物膜载体的研究鲜有报道[6,7]。由于碳纤维(CF)包括活性碳纤维(ACF)与活性炭粒同是碳材料,虽然碳纤维和活性炭粒在使用形态、孔结构、表面元素