新型微生物载体制备的工艺参数优化

第6卷第3期2006年2月1671—1815(2006)03-0283—06环境科学科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．6No．3Feb．2006⑥2006Sci．Tech．Engng．新型微生物载体制备的工艺参数优化吕绿洲林海吴芳(北京科技大学环境上程系，北京100083)摘要用尼龙6、硅藻土、聚乙烯醇和双氧水为原料，通过工艺参数优化试验，确定了微生物载体原料的最佳配方及最优操作参数，制各出了更有利于微生物生长繁殖的新型微生物载体。该载体呈白色球状颗粒，具有多孔结构，粒径(3_5)mm，密度略小于1．0g／cm。，吸湿率达到9．35％。关键词固定化微生物载体污水处理中图法分类号X703；文献标识码B固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物功能，在适宜的条件下增殖并满足应用之需的一种新的生物技术。这种技术应用于废水处理有利亍二提高生物反应器内的微生物浓度，利于反应后的固液分离，缩短处理的时间。此外，还可有效地实现除氮、去除重金属离子及难于生物降解物质的功能，是一项高技节能、运行操作和管理方便的废水处理新技术¨。常规用于生物反应器的固体颗粒微生物载体主要有沙、颗粒状活性炭(GAC)、多孔无机颗粒如硅藻土、氧化铝及烧结玻璃。尽管这牛物载体均有市售，且已充分证明其能附着降解化学物质的细菌，但都存在这样或那样的缺点。基于现有载体在实际应用．I的缺陷，本研究制备了一种新型的悬浮式微生物载体，这种载体用复合材料制成，以保证其具备以下特性：1)有多孔结构，有利于微生物在其表面和内部定殖；2)不改变原水酸碱度，对细胞无毒；3)传质性能好，性质稳定、不易被生物降解；4)机械强度高、使用寿命长。2005年l0月25日收到北京科技大学基金(NBIC)重电课题资助第一作者简介：吕绿洲，1981年牛。女，汉族。河南省人，在泼硕士研究生，E—mail：llz0314@sohu．com或11z0542@163．COrn。1材料与方法1．1原料聚己内酰胺，粒径(0．5O__o．70)111111，江苏临江试剂化工厂；硅藻土，Mh-0#粒径(2O__60)m，云南省腾冲县助滤剂』一；聚乙烯醇，北京益利精细化学品有限公司；二氯甲烷，北京化学试剂公司；30％双氧水，北京北化精细化学品有限责任公司；玻璃纤维，短切原丝商径3am，深圳塞龙玻璃纤维制品厂。1．2设备电热恒温水浴锅，DZKW-4，黄骅市渤海电器厂；六连搅拌器，JJ4，常州困华电器有限公司；烘箱，上海湄蒲食品机械厂；电子天平，AB104一N，Mett—kr_rFoledoGroup1．3试验方法本试验采用机械混合的方法，把几种原材料按一定量的配比混合，加水搅拌。待自由水分儿乎蒸发完毕，即混合物呈浆状，然后进行造粒，颗粒呈球形，粒径为(3—_-5)mm。1．4分析评价方法衡量载体的孔隙率和吸附能力采用载体放置在保湿器中4h的吸湿率】，载体在流化床中的流化性能采用载体密度和载体强度。载体强度的检测标准是将制成的载体在水中浸泡10h，然后将其维普资讯http://www.cqvip.com284科学技术与上程从2m的高空自由落下。如果载体弹性较好、不碎裂，就认为载体的强度符合要求2结果与讨论2．1探索性试验在以尼龙6为骨架材料，以硅藻土为吸附材料，以膨润土或聚乙烯醇为粘结剂，以玻璃纤维为增强强度材料，以双氧水或二氯甲烷为起泡剂，水浴温度为70。【=，搅拌速度为270r／rain，十燥温度为50~C，干燥时间为10h的条件下进行探索试验，初步确定戟体配方见表1(制备载体湿重85g时)。表1制备微生物载体的初步配方2．2聚乙烯醇的影响在探索性试验的基础上，可以加大粘结剂的用量来提高载体的强度，加大起泡剂的用量来提高载体的吸湿率。因此，在尼龙6、硅藻土各自用量均为0．4g／g，自来水用量2．67mL／g，双氧水的用量分别为3mLJg、3．67mlJg、4．33I1lL／g条件一F，确定最佳的聚乙烯醇用量，聚乙烯醇用量对载体性能的影响结果见表2。表2不同过氧化氢体积条件下聚乙烯醇用量对载体性能的影响H0PEG／g·g0．140．250．330．4／mL·g表观现象战包、此滑黄色、较糨糙白色、粗糙白色、粗糙愠弹性差薨较好很好3度于散开不散升不敞开不散开水『}J密度／g·Ctll一0．920．960．96O．97吸湿辛_／％3．364．715．014．4表观现象黄色、光滑白色、粗糙自乜、糙白色、粗糙强弹性差一般好3．67度浸敞开不不敞开不散开水巾续表6卷由表2可知，当双氧水用量分别为3mL／g、3．67mL／g、4．33ml／g时，载体的密度均小于水的密度。聚乙烯醇的用罩越大，载体的表面越粗糙，强度越人。吸湿率的变化规律均是先增大后减小，均在聚乙烯醇的用量