本發(fā)明涉及化工廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和化工行業(yè)的產(chǎn)能增加，化工廢水排放量逐年增加，化工廢水具有有機物濃度高、污染物難生物降解、水量大、水質(zhì)變化頻繁等特點，且化工廢水的排放會對環(huán)境造成不可逆的破壞性，通過普通的生化方法，水質(zhì)難以實現(xiàn)達標處理。
20世紀60年代微生物固定化技術(shù)開始興起，由于該技術(shù)具有微生物密度高、產(chǎn)物易分離、處理設(shè)備小型化、處理效果好，抗沖擊能力強，剩余污泥產(chǎn)量少和維護簡單等特點，國內(nèi)外學(xué)者在固定化微生物技術(shù)方面做了大量的研究。
常見的微生物固定化方法有非共價鍵結(jié)合法、包埋法和化學(xué)鍵結(jié)合法等。非共價鍵結(jié)合法的特點是操作簡單，但其缺點是作用力比較弱，在脅迫條件下，微生物容易脫落；包埋法的優(yōu)勢在于微生物在包埋后十分穩(wěn)定，不易脫落，但是該方法對材料要求比較特殊，適應(yīng)性不強；化學(xué)鍵結(jié)合法的優(yōu)點在于通過化學(xué)共價鍵結(jié)合，提高微生物的穩(wěn)定性，缺點是需要先對固定化材料進行表面修飾，使之活化，然后再利用微生物與官能團之間的化學(xué)反應(yīng)固定微生物，該過程步驟比較繁瑣，對于不同材料需要用不同官能團修飾，且容易降低微生物的活 性。
中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210154814.1公開了一種用于生物強化處理工業(yè)廢水的微生物固定化技術(shù)，其通過PVA-硼酸、海藻酸鈉-氯化鈣的雙重交聯(lián)使經(jīng)過篩選和培育得到的高效降解菌固定于載體上，其雖能有效的處理化工廢水，但其微生物固定方式單一，固定效率較低，且固定化程序比較繁瑣。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法，利用超支化重氮鹽的多官能團以及高反應(yīng)活性使聚氨酯表面帶有重氮鹽的活性官能團，然后微生物通過與聚氨酯表面的重氮鹽活性官能團形成共價鍵，從而將微生物牢固的固定在聚氨酯表面。
本發(fā)明提供的一種基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法采用的主要技術(shù)方案為：包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至50～100倍；
(2)載體的接枝：在一定溫度下，將載體浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中一定時間；
(3)微生物的固定化：取出所述載體，利用水清洗干凈，用一定溫度的冷風(fēng)迅速吹干；在一定溫度下，再將所述載體侵沒于活性微生物溶液中一定時間，以達到飽和吸附，即完成微生物的固定化過程。
本發(fā)明提供的一種基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法采 用如下附屬技術(shù)方案：
所述步驟1中超支化重氮鹽的結(jié)構(gòu)式為
其中m為上述分子式中括弧內(nèi)化學(xué)基團的重復(fù)數(shù)量。
所述步驟1中所述稀釋后的超支化重氮鹽溶液的保存溫度為1-10℃，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性。
所述步驟2中所述載體在所述超支化重氮鹽溶液中的浸沒交聯(lián)的溫度為2-4℃。
所述步驟2中所述載體在超支化重氮鹽溶液中的浸沒時間為0.5-2h。
所述步驟3中所述載體在所述活性微生物中浸沒吸附的溫度為2-10℃。
所述步驟3中所述載體在所述活性微生物溶液中的浸沒時間為4-6h。
所述聚氨酯的形狀為正方體。
所述正方體的邊長為10-20mm。
重氮鹽是含有重氮基的鹽類，易溶于水，發(fā)生電離，水溶液具有很強的導(dǎo)電能力，由于其具有強吸電子效應(yīng)和高反應(yīng)活性，所以其是材料表面化學(xué)改性的一種重要的引發(fā)劑。超支化重氮鹽由于其超支化的聚合物結(jié)構(gòu)以及多官能團性質(zhì)，使其在微生物固定化領(lǐng)域具有潛在 用途。
聚氨酯是由多異氰酸酯和多元醇、多元胺等擴鏈劑或交聯(lián)劑制成的聚合物，其具有比表面積大，泡沫孔隙多，支撐能力強，性質(zhì)穩(wěn)定等特點，且其空間結(jié)構(gòu)的連通性為微生物生長提供了好氧缺氧等環(huán)境，因此聚氨酯在微生物固定化方面的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法的有益效果在于：
1)本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法利用超支化重氮鹽作為交聯(lián)劑將微生物固定于載體上，不需要對載體表面和微生物進行預(yù)處理，具有步驟簡單、易于操作、固定化后微生物處理效率高等特點，利于實現(xiàn)工業(yè)化。
2)本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法中超支化重氮鹽中含有大量雙鍵和苯環(huán)，具有剛性結(jié)構(gòu)，形成一定的空間位阻，作為交聯(lián)劑可以保持一部分活性基團向內(nèi)與載體反應(yīng)，另外一部分活性基團向外與微生物反應(yīng)。
3)本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法所用的超支化重氮鹽中所含的重氮基團，具有高反應(yīng)活性，吸附效率高且效果穩(wěn)定；且本方法的普適性很高，可以應(yīng)用于多種不同材質(zhì)載體上，并且對微生物的活性沒有顯著影響。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法示意圖。
1-載體， 2-超支化重氮鹽，
3-微生物。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明所述的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至50～100倍，然后保存于2-6℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性；本發(fā)明的超支化重氮鹽中含有大量雙鍵和苯環(huán)，具有剛性結(jié)構(gòu)，形成一定的空間位阻，作為交聯(lián)劑可以保持一部分活性基團向內(nèi)與載體反應(yīng)，另外一部分活性基團向外與微生物反應(yīng)。
(2)載體的接枝：在2-4℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中0.5-2h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用一定溫度的冷風(fēng)迅速吹干；在4-8℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中4-6h，以達到飽和吸附。
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物的固定化方法利用超支化重氮鹽作為交聯(lián)劑將微生物固定于載體上，不需要對載體表面和微生物進行預(yù)處理，具有步驟簡單、易于操作、固定化后微生物處理效率高等特點，利于實現(xiàn)工業(yè)化。
上述聚氨酯的形狀為邊長為10-20mm正方體。
實施例1
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步 驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至50倍，然后保存于6℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性，其中聚氨酯為邊長為10mm的正方體；
(2)載體的接枝：在4℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中0.5h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用1℃冷風(fēng)迅速吹干；在4℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中6h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是4g/L的情況下，只需要4d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某化學(xué)需氧量(以下簡稱COD)為800mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到93％以上，出水COD低于80mg/L。通過對固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高35％。
實施例2
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至100倍，然后保存于1℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性，其中聚氨酯為邊長為15mm的正方體；
(2)載體的接枝：在2℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中2h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用4℃冷風(fēng)迅速吹干；在8℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中4h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是3g/L的情況下，只需要3d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某COD為800mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到90％以上，出水COD低于80mg/L。通過對固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高30％。
實施例3
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至70倍，然后保存于10℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性，其中聚氨酯為邊長為17mm的正方體；
(2)載體的接枝：在4℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中1.5h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用4℃冷風(fēng)迅速吹干；在6℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中5h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是3.5g/L的情況下，只需要3d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某COD為700mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到95％以上，出水COD低于80mg/L。通過對固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高33％。
實施例4
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至100倍，然后保存于10℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性，其中聚氨酯為邊長為20mm的正方體；
(2)載體的接枝：在4℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中2h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用2℃冷風(fēng)迅速吹干；在2℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中5h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是3.8g/L的情況下，只需要3d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某COD為800mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到95％以上，出水COD低于80mg/L。通過對固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支 化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高32％。
實施例5
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至90倍，然后保存于8℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性，其中聚氨酯為邊長為12mm的正方體；
(2)載體的接枝：在3℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中2h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用冷風(fēng)迅速吹干；在10℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中4h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是4g/L的情況下，只需要3.5d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某COD為900mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到94％以上，出水COD低于80mg/L。通過對固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高30％。
實施例6
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮 鹽溶液，用水稀釋至80倍，然后保存于5℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性，其中聚氨酯為邊長為19mm的正方體；
(2)載體的接枝：在3℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中1h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用冷風(fēng)迅速吹干；在8℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中5.5h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是3g/L的情況下，只需要3d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某COD為750mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到90％以上，出水COD低于80mg/L。通過對固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高32％。
實施例7
本發(fā)明的基于超支化重氮鹽的微生物固定化方法，包括如下步驟：
(1)超支化重氮鹽溶液的稀釋：量取一定量體積的超支化重氮鹽溶液，用水稀釋至90倍，然后保存于4℃的溫度下，以保證超支化重氮鹽的穩(wěn)定性；
(2)載體的接枝：在2.5℃下，將聚氨酯浸沒于稀釋后的超支化重氮鹽溶液中2h；
(3)微生物的固定化：取出所述聚氨酯，利用水清洗干凈，用 冷風(fēng)迅速吹干；在4℃的溫度下，再將所述聚氨酯侵泡于活性微生物溶液中5h，以達到飽和吸附。
將上述固定化后的聚氨酯放入好氧反應(yīng)池中進行生物掛膜實驗，在好氧池污泥濃度是3.3g/L的情況下，只需要2.5d即可完成聚氨酯表面及內(nèi)部的掛膜，取某COD為800mg/L的化工廢水作為進水，對COD的去除率可以達到90％以上，出水COD低于80mg/L。通固定化微生物的聚氨酯和未經(jīng)固定化的聚氨酯進行分析對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超支化重氮鹽改性固定后的聚氨酯，其固定生物量可以提高33％。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。