專利名稱：多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，以生物膜法為基礎(chǔ)得以發(fā)展起來的生物濾池工藝得以廣泛應(yīng)用。曝氣生物濾池簡稱BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)展，該工藝具有去除SS、C0D、B0D、硝化、脫氮、除磷、去除AOX (有害物質(zhì))的作用。曝氣生物濾池集生物氧化和截留懸浮固體一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池(二沉池)，具有容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少的特點(diǎn)。因此，該工藝廣泛應(yīng)用于中水回用或污水深度處理中。作為一種嶄新的水處理工藝一曝氣生物濾池正處在推廣之中。但是，生物濾池中核心介質(zhì)一一懸浮載體的研究阻礙了這兩種工藝的大范圍的應(yīng)用。已有公知的懸浮載體，多為頁巖陶粒、活性炭顆粒等，其直徑3_5mm。這些濾料的優(yōu)點(diǎn)是使用簡便、易得。但又有掛膜效果差，生物膜易脫落等問題。而同時(shí)滿足適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的具有光催化功能的懸浮載體，又能滿足復(fù)合膜生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮載體則未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明目的是提供一種多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體的制備方法，該方法制備的多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體是一種具有光催化功能的懸浮載體，適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的復(fù)合膜生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮載體。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是
一種多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體的制備方法，其特征在于，該方法預(yù)先將經(jīng)無水乙醇、質(zhì)量濃度0. 1%的檸檬酸、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將沉積反應(yīng)液放入微波爐中，以300 W輻照5 min IOmin ；取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風(fēng)干，得到多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體；
所述的大腸埃希氏桿菌空殼制備方法是，以大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌，即將大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體與大腸埃希氏桿菌以數(shù)量比1 100制成懸濁液，大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體釋放后在細(xì)菌外殼上打一個(gè)小孔，深入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部， 損壞細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，使細(xì)菌只剩下一個(gè)空殼；
所述的沉積反應(yīng)液的制備方法是，將氟鈦酸銨水溶液逐漸加入硼酸水溶液中，氟鈦酸銨水溶液和硼酸水溶液混合前的濃度分別為0. 01mol/L和0. 03mol/L，然后按0. lg/L加入納米TW2 P25粉末作為結(jié)晶誘導(dǎo)劑，攪拌30min，過濾得到透明的沉積反應(yīng)液。本發(fā)明制得的多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體，是一種納米級(jí)的光催化膜材料覆蓋的生物細(xì)胞載體。由于采用了微波輔助的方法，使得TW2顆粒均勻的沉積到載體內(nèi)外表面上，得到了光催化劑TiA覆蓋層，這一薄層使得生物細(xì)胞載體表面更加均勻，利于生物掛膜，從而實(shí)現(xiàn)了懸浮載體的功效，此外，生物載體外部負(fù)載光催化劑，而內(nèi)部適于生長生物膜。將該多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體應(yīng)用于膜曝氣生物濾池反應(yīng)器中，可以在反應(yīng)器中增加紫外光源，實(shí)現(xiàn)在無泡曝氣的同時(shí)將難降解有機(jī)污染物同時(shí)加以催化去除的目的。將該多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體用于復(fù)合載體光催化生物反應(yīng)器中，復(fù)合載體顆粒外層固載一定量的光化學(xué)催化劑，在外加紫外光源照射下，進(jìn)行載體顆粒外層光催化降解；復(fù)合載體內(nèi)部發(fā)生好氧生化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光催化和生化的有效結(jié)合。同時(shí)紫外光的照射可以減緩膜污染的發(fā)生，是一種復(fù)合載體光催化生物膜協(xié)同作用新技術(shù)。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于
(1)本發(fā)明采用微波輔助沉積的方法，使得TiA顆粒均勻的沉積到大腸埃希式桿菌內(nèi)外表面上，得到了光催化劑TW2覆蓋層。覆蓋層不僅是光催化劑的載體，同時(shí)由于光催化劑T^2覆蓋層的存在，使得生物細(xì)胞載體內(nèi)外表面更加均勻，利于生物掛膜。(2)生物載體外部負(fù)載光催化劑，可以實(shí)現(xiàn)光催化效能，而生物載體內(nèi)部適于生長生物膜，可以抵擋紫外光照射，實(shí)現(xiàn)光催化和生化作用的有機(jī)結(jié)合。(3)生物懸浮載體應(yīng)用于膜曝氣生物濾池反應(yīng)器中，可以在反應(yīng)器中增加紫外光源，實(shí)現(xiàn)在無泡曝氣的同時(shí)將難降解有機(jī)污染物同時(shí)加以催化去除的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)實(shí)現(xiàn)光催化和生化作用的的有機(jī)結(jié)合。(2)本發(fā)明用途較多，既適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的具有光催化功能的懸浮載體，又能滿足復(fù)合膜生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮載體。(3)制備簡便易行。本發(fā)明所采用原材料均為普通化工、及生物原材料，生產(chǎn)方便， 適用廣泛。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明的方法制得的多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體，主要由以下原料組成 大腸埃希氏菌T偶數(shù)噬菌體，大腸埃希式桿菌；光催化材料沉積反應(yīng)液(氟鈦酸銨
水溶液逐漸加入硼酸水溶液，混合前的濃度分別為0. 01和0. 03 mol/L。然后加入0. lg/L 納米TW2 P25粉末作為結(jié)晶誘導(dǎo)劑，攪拌30 min后過濾得到透明的沉積用反應(yīng)液)。所用材料
蒸餾水，市售或自制； 無水乙醇，分析純，市售；
檸檬酸，分析純，市售；配成質(zhì)量濃度0.1%的檸檬酸溶液； 氟鈦酸銨水溶液，濃度為0. 01mol/L ；硼酸水溶液，濃度為0. 03mol/L ； TiO2 P25粉末，為銳鈦型晶型，市售，技術(shù)指標(biāo)二氧化鈦含量·》90%，晶型銳鈦型，平均粒徑20nm ；PH值偏酸性，晶型銳鈦型；外觀白色粉末，光催化效率》60% ；水分≤1% ；
大腸埃希氏菌T偶數(shù)噬菌體和大腸埃希式桿菌，按已知的方法自制。配制沉積反應(yīng)液將氟鈦酸銨水溶液逐漸加入硼酸水溶液，然后按0. lg/L加入納米TW2 P25粉末作為結(jié)晶誘導(dǎo)劑，攪拌30min，過濾得到透明的沉積反應(yīng)液。制備大腸埃希氏桿桿菌空殼用大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌(大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體與大腸埃希氏桿菌數(shù)量比為1:100，制成懸濁液)。大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體釋放后在大腸埃希氏桿菌外殼上打一個(gè)小孔，深入到大腸埃希氏桿菌細(xì)胞內(nèi)部，損壞大腸埃希氏桿菌的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，使大腸埃希氏桿菌只剩下一個(gè)空殼。將預(yù)先經(jīng)檸檬酸(質(zhì)量濃度，0. 1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將裝有沉積反應(yīng)液的容器放入微波爐中，以300 W輻照5min lOmin。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯TW2脫落為止，自然風(fēng)干，即可得到多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體。以下是發(fā)明人給出的應(yīng)用實(shí)施例 實(shí)施例1
將預(yù)先經(jīng)無水乙醇、檸檬酸(質(zhì)量濃度，1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將反應(yīng)液容器放入微波爐中，以300 W輻照5min。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風(fēng)干，得到樣品加入固液分離型膜生物反應(yīng)器形成復(fù)合膜生物反應(yīng)器處理生活污水。生活污水的主要污染物指標(biāo)C0D=200mg/L 300mg/L, B0D5=100-200mg/L, NH3-N=40_50mg/L，TN=40_50mg/L。生物載體內(nèi)外表面易于掛膜，附著的生物膜起到了去除污染物和脫除總氮的作用。同時(shí)由于生物載體的沖刷作用，使膜清洗周期比同類材料膜生物反應(yīng)器膜清洗周期延長一倍。處理后出水C0D=15-20mg/L， B0D5=5-10mg/L, NH3-N ^ Omg/L，TN= 10-15mg/L。出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002) 規(guī)定的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
將預(yù)先經(jīng)無水乙醇、檸檬酸(質(zhì)量濃度，1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將反應(yīng)液容器放入微波爐中，以300 W輻照lOmin。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風(fēng)干，得到樣品加入固液分離型膜生物反應(yīng)器形成光催化型復(fù)合膜生物反應(yīng)器處理某硝基苯廢水。硝基苯廢水的主要污染物指標(biāo) C0D=1000mg/L, B0D5=200mg/L, NH3-N=60mg/L,硝基苯=100mg/L。生物載體外表面的光催化劑 TiO2覆蓋層起到光催化去除難降解污染物作用，生物載體內(nèi)表面附著的生物膜起到了去除污染物的作用。同時(shí)由于生物載體的沖刷和紫外光殺菌作用，使膜清洗周期比同類材料膜生物反應(yīng)器膜清洗周期延長兩倍。處理后出水C0D<100mg/L，B0D5<30mg/L，NH3-N Omg/ L，硝基苯<2mg/L。出水水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)規(guī)定的污水綜合排放1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
將預(yù)先經(jīng)無水乙醇、檸檬酸(質(zhì)量濃度，1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將反應(yīng)液容器放入微波爐中，以300 W輻照15min。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風(fēng)干，得到樣品作為膜曝氣生物濾池反應(yīng)器懸浮載體預(yù)處理某焦化廢水。焦化廢水的主要污染物指標(biāo)C0D=2000mg/L，B0D5=200mg/L, NH3-N=200mg/L, TN=250mg/Lo在紫外燈照射下，生物載體外表面的光催化劑TW2覆蓋層起到光催化去除難降解污染物作用，生物載體內(nèi)表面附著的生物膜起到了去除污染物的作用。經(jīng)處理后出水 C0D<100mg/L，B0D5<25mg/L，NH3-N<20mg/L，TN<20mg/L。出水達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)規(guī)定的污水綜合排放2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體的制備方法，其特征在于，該方法預(yù)先將經(jīng)無水乙醇、質(zhì)量濃度0. 1%的檸檬酸、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將沉積反應(yīng)液放入微波爐中，以300 W輻照5 min IOmin ；取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風(fēng)干，得到多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體； 所述的大腸埃希氏桿菌空殼制備方法是，以大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌，即將大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體與大腸埃希氏桿菌以數(shù)量比1 100制成懸濁液，大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體釋放后在大腸埃希氏桿菌外殼上打一個(gè)小孔，深入到大腸埃希氏桿菌細(xì)胞內(nèi)部，損壞大腸埃希氏桿菌的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，使大腸埃希氏桿菌只剩下一個(gè)空殼；所述的沉積反應(yīng)液的制備方法是，將氟鈦酸銨水溶液逐漸加入硼酸水溶液中，氟鈦酸銨水溶液和硼酸水溶液混合前的濃度分別為0. 01mol/L和0. 03mol/L，然后按0. lg/L加入納米TW2 P25粉末作為結(jié)晶誘導(dǎo)劑，攪拌30min，過濾得到透明的沉積反應(yīng)液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體的制備方法，該方法以大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌，使大腸埃希氏桿菌只剩下一個(gè)空殼。將經(jīng)無水乙醇、檸檬酸、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應(yīng)液中，然后將反應(yīng)液放入微波爐中，以300W輻照5～10min。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯TiO2脫落為止，自然風(fēng)干,得到多用途復(fù)合型光催化生物細(xì)胞載體。本發(fā)明的方法簡便易行，所采用原材料均為普通化工及生物材料，生產(chǎn)方便，適用廣泛。既適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的具有光催化功能的懸浮載體，又能滿足復(fù)合膜生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮載體。
文檔編號(hào)A62D3/10GK102249401SQ201110084618
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者關(guān)衛(wèi)省, 劉珊, 郭冀峰, 陳花果 申請(qǐng)人:長安大學(xué)