專利名稱：復(fù)合型絮凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于絮凝劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及微生物絮凝劑與無機(jī)絮凝劑復(fù)配生產(chǎn)復(fù)合
型絮凝劑的制備方法。
背景技術(shù)：
1.絮凝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題絮凝技術(shù)被廣泛應(yīng)用在給水、廢水絮凝凈化、 發(fā)酵工業(yè)、固液分離等方面，絮凝效果取決于選取的絮凝劑的種類。目前，用于水處理行業(yè) 的絮凝劑主要有兩大類以鋁系、鐵系及其聚合物為代表的無機(jī)絮凝劑和以PAM及其衍生 物為代表的有機(jī)高分子絮凝劑。它們憑借其在使用過程中絮凝效果好且成本低得到廣泛的 應(yīng)用，但是它們對(duì)環(huán)境存在不安全性已引起人們足夠的重視。鋁系絮凝劑中鋁離子易引起 老年性癡呆癥；鐵系絮凝劑中鐵離子對(duì)金屬有腐蝕作用，容易引起處理后水中帶有顏色，增 加污泥處理負(fù)荷；PAM的單體有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性，有很強(qiáng)的致癌性。因此，目前眾多學(xué)者專 家開發(fā)研究新型被稱為第三代絮凝劑的微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生 的具有絮凝活性的高分子物質(zhì)，具有生物分解性和環(huán)境安全性的一種新型、高效的水處理 劑，主要由蛋白質(zhì)、多糖、纖維素、脂類和DNA等組成。 2.微生物絮凝劑生產(chǎn)開發(fā)中存在的難題其一，絮凝劑產(chǎn)生菌的獲得目前應(yīng)用 的絮凝劑微生物分別屬于細(xì)菌、放線菌、桿菌和酵母菌等，絮凝菌不同，產(chǎn)生的絮凝劑的分 子結(jié)構(gòu)也不同。因此，獲得能高效產(chǎn)生絮凝劑的菌株是微生物絮凝劑開發(fā)研究的中心。微 生物絮凝菌通常從活性污泥、土壤、廢水中篩選得到，大多是單一菌株，這一定程度上限制 了微生物絮凝劑的推廣應(yīng)用。因此，開發(fā)復(fù)合型絮凝劑代替單一菌株，可以很好解決這個(gè)矛 盾。其二，絮凝劑的生產(chǎn)目前，不同微生物絮凝劑生產(chǎn)均需要相應(yīng)的培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的組 成包括氮源、碳源、能源、生長因子、無機(jī)鹽和水等，培養(yǎng)基的成本高，提純時(shí)使用化學(xué)藥品 量大，利用微生物處理水，投加絮凝劑費(fèi)用在1. 5 2. 0元/噸水，而無機(jī)絮凝劑如PAM處 理費(fèi)用約在0. 1 0. 2元/噸水范圍內(nèi)。因此，盡管微生物絮凝劑為綠色水處理劑，安全無 毒，但是不具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，導(dǎo)致微生物絮凝劑難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。EM菌的發(fā)酵 采用的多糖，能夠達(dá)到很好的發(fā)酵效果。同時(shí)，培養(yǎng)基的溫度、初始PH值、通氣狀況、攪拌速 度、助凝劑的種類和強(qiáng)度等也影響著微生物絮凝劑的生產(chǎn)，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的不同絮凝菌，對(duì)應(yīng)的 條件應(yīng)該是有差別的，這需要大量的實(shí)驗(yàn)去考察驗(yàn)證。 一般不同的水質(zhì)對(duì)絮凝劑的絮凝條 件都會(huì)有一定的影響。 3.關(guān)于EM菌的組成及其絮凝特性研究現(xiàn)狀早在1986年，EM菌就已經(jīng)引起國際 學(xué)術(shù)界的關(guān)注。EM是復(fù)合型微生物菌劑，其中主要包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌、發(fā) 酵系的絲狀菌等微生物，各自發(fā)揮著重要作用，形成共生共存的關(guān)系。EM憑借其復(fù)合優(yōu)勢， 被廣泛應(yīng)用在水處理方面。EM菌既可以消耗水體中的有機(jī)物質(zhì)，如N、P，同時(shí)依靠微生物產(chǎn) 生的天然高分子化合物，使得水體中不易降解的固體懸浮顆粒及膠體粒子等凝集、沉淀。目 前還未看到利用EM菌與無機(jī)絮凝劑復(fù)配生產(chǎn)復(fù)合型絮凝劑的報(bào)道。 4.復(fù)合型絮凝劑的研究現(xiàn)狀對(duì)微生物絮凝菌的研究大多針對(duì)單一菌株，存在菌株篩選困難、培養(yǎng)成本高等缺點(diǎn)，最主要是存在著適用性不足的缺陷。解決這個(gè)難題的最有 效的途徑就是用復(fù)合型絮凝劑代替單一菌株絮凝劑?，F(xiàn)國內(nèi)已有大量的相關(guān)研究報(bào)道發(fā) 表，大致分為兩類其一，是采用多株菌混合發(fā)酵獲得復(fù)合型絮凝劑，現(xiàn)在研究方向就是尋 找更高效的混合菌群。其二，就是采用復(fù)合型絮凝劑與化學(xué)絮凝劑復(fù)配，在大量減少了復(fù)合 型絮凝劑和化學(xué)絮凝劑的情況下，仍然有很高的絮凝率。EM菌也是一種復(fù)合的微生物制劑，
EM與無機(jī)絮凝劑PAC、PFS復(fù)配使用，可以明顯降低絮凝劑的總投加量以及處理后水中金屬 離子的殘余量，關(guān)于EM菌此方面的應(yīng)用，國內(nèi)未見相關(guān)的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的缺陷，提供制備復(fù)合型絮凝劑 的方法，用該方法生產(chǎn)的復(fù)合型絮凝劑既可以獲得高絮凝率和少的總投加量，又可以減少 水體中殘留金屬離子的量，克服無機(jī)絮凝劑在水處理使用中的不足之處。 技術(shù)方案復(fù)合型絮凝劑的制備方法，制備步驟為制備生物絮凝劑溶液按體積 比，取3% 5% EM、2% 5%的蜂蜜、90% 95%的無菌水混合均勻，在室溫下，旋轉(zhuǎn)式搖 床速度為120r/min 180r/min的條件下發(fā)酵3d，獲得EM發(fā)酵液；用5000r/min 8000r/ min的轉(zhuǎn)速離心發(fā)酵液20min，將分離得到的液體在40°C 5(TC條件下蒸發(fā)濃縮至原體積 的1/4，冷卻到4°C ，加入2倍體積4t:無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保 留絮凝沉淀底物；再于分離后的液體部分加入等體積質(zhì)量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將 液體部分倒出，保留絮凝沉淀物，重復(fù)該步驟2次，將得到絮凝沉淀物收集；然后用乙醇稀 釋沉淀物，在10 12pa的條件下真空干燥6 8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶 于去離子水中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液；將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配 將PAC、 PFS或兩者的混合物溶于去離子水中得到無機(jī)絮凝劑，將生物絮凝劑和無機(jī)絮凝劑 按體積比3 : 10 15的比例混合；即得到復(fù)合型絮凝劑。 所述PAC溶于去離子水中得到10mg/LPAC無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無 機(jī)絮凝劑按體積比3 : IO的比例混合。 所述PFS溶于去離子水中得到10mg/LPFS無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PFS無 機(jī)絮凝劑按體積比3 : 15的比例混合。 所述PAC、PFS溶于去離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機(jī)絮凝劑，再將生物 絮凝劑和PAC、PFS和無機(jī)絮凝劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合。 有益效果(l)國內(nèi)關(guān)于EM菌有絮凝特性的實(shí)驗(yàn)研究，大多采用直接使用EM菌發(fā) 酵液應(yīng)用于試驗(yàn)，本發(fā)明為國內(nèi)首次采用提純的方法濃縮EM菌的發(fā)酵液，且產(chǎn)生的微生物 絮凝劑絮凝性穩(wěn)定、絮凝效果好；(2)本發(fā)明將提純的微生物絮凝劑與無機(jī)絮凝劑復(fù)配生 產(chǎn)復(fù)合型的絮凝劑，與文獻(xiàn)相比，節(jié)約了微生物絮凝劑的使用量40% 60%，無機(jī)絮凝劑 的投加量降低了 3 5倍。按照本發(fā)明提供的生產(chǎn)絮凝劑方法，處理高嶺土懸濁液(5g/L)， 在絮凝率達(dá)到91%以上的情況下，處理時(shí)需要投加絮凝劑的費(fèi)用約為0. 15 0. 2元/噸 水。與同量的無機(jī)絮凝劑投加量相比，可以減少處理后水中殘余的A1"、F^+為10X 15X， 削弱了無機(jī)絮凝劑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的二次污染。(3)該絮凝劑適用的溫度為20 45t:，適用pH 為3. 5 9，根據(jù)不同的處理對(duì)象用量范圍為0. 3ml/L 3ml/L，突顯了其廣泛的實(shí)際廢水 應(yīng)用潛力和較高的絮凝活性，具有很好的推廣價(jià)值；(4)該復(fù)合型絮凝劑生產(chǎn)方法簡單，易
4行，絮凝性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用的發(fā)酵罐為DS-Y-10L微生物發(fā)酵罐。 本發(fā)明采用的微生物培養(yǎng)箱為DHP-9052電熱恒溫培養(yǎng)箱。 本發(fā)明中的無水冷乙醇為在fC條件下預(yù)冷lh以上的無水乙醇。 本發(fā)明采用的無菌水為用高壓蒸汽滅菌處理的去離子水，處理?xiàng)l件為在12rC，壓
力0. 105Mpa的條件下維持20 30min。 本發(fā)明離心所用的設(shè)備為TG1^ 16G型臺(tái)式高速離心機(jī)，工作時(shí)溫度為l(TC。
本發(fā)明采用的曝氣機(jī)設(shè)備為AC0-004A，曝氣量為80L/min。
EM由南京愛睦樂環(huán)保生物技術(shù)有限公司提供原液。
實(shí)施例1 (1)制備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比5 : 5 : 90混合均勻， 在25t:下，旋轉(zhuǎn)式搖床速度為120r/min的條件下發(fā)酵3d，獲得EM發(fā)酵液；用8000r/min的 轉(zhuǎn)速離心發(fā)酵液20min，將分離得到的液體在4(TC 5(TC條件下蒸發(fā)濃縮至原體積的1/4， 冷去到4t:，加入2倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉淀 底物；再于分離后的液體部分加入等體積質(zhì)量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒 出，保留絮凝沉淀物，重復(fù)該步驟2次，將得到絮凝沉淀物收集；然后用乙醇稀釋沉淀物，在 10 12pa的條件下真空干燥6 8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶于去離子水 中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配將PAC 溶于去離子水中得到10mg/LPAC無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無機(jī)絮凝劑按體積比 3 : IO的比例混合。即得到復(fù)合型絮凝劑。 采用該復(fù)合型絮凝劑對(duì)高嶺土懸濁液(平均粒徑2. 1 ii m， 5g/L)進(jìn)行處理，處理方 法為 在100mL量筒中加入100mL的高嶺土懸濁液，然后加入lmL復(fù)合型絮凝劑，調(diào)節(jié)pH 至8.0，置于六聯(lián)攪拌器下，快速(160r/min)攪拌lmin，再慢速(40r/min)攪拌5min，靜置 20min。在紫外分光光度計(jì)下，測定上清液在波長550nm處下的吸光度，計(jì)算公式是
絮凝率(％ ) = X 100。/c。
其中A。對(duì)照上清液吸光光度值；
& :樣品上清液吸光光度值。 分析結(jié)果絮凝率為95%左右。說明本實(shí)施方式制得的生物絮凝劑與無機(jī)絮凝劑的
復(fù)配藥劑絮凝效果顯著。 實(shí)施例2 本實(shí)施與實(shí)施例1的不同點(diǎn)是將EM、蜂蜜、無菌水按照5 : 5 : 90的體積比混 合后密閉發(fā)酵3d，其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
與實(shí)施例l相同。也可得到復(fù)合型絮凝 劑。 實(shí)施例3 (1)制備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比5 : 5 : 90混合均勻，
5在25t:下，旋轉(zhuǎn)式搖床速度為120r/min的條件下發(fā)酵3d ;用5000r/min的轉(zhuǎn)速離心發(fā)酵液 20min，將分離得到的液體在40°C 5(TC條件下蒸發(fā)濃縮至原體積的1/4，冷去到4°C ，加入 2倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉淀底物；再于分離后 的液體部分加入等體積質(zhì)量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒出，保留絮凝沉淀 物，重復(fù)該步驟2次，將得到絮凝沉淀物收集；然后用乙醇稀釋沉淀物，在10 12pa的條件 下真空干燥6 8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶于去離子水中配置成生物絮凝 劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配將PFS溶于去離子水中得到10mg/ LPFS無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無機(jī)絮凝劑按體積比3 : 15的比例混合。即得到 復(fù)合型絮凝劑。 用該實(shí)施制得的復(fù)合型絮凝劑去處理與實(shí)施例1中同樣的高嶺土懸濁液，投加 lmL，調(diào)節(jié)pH至8.0，置于六聯(lián)攪拌器下，快速(160r/min)攪拌lmin，再慢速(40r/min)攪 拌5min，靜置20min，絮凝率為88%左右。
實(shí)施例4 本實(shí)施與實(shí)施例3的不同點(diǎn)是將EM、蜂蜜、無菌水按照5 : 5 : 90的體積比混 合后密閉發(fā)酵3d，其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
與實(shí)施例3相同。也可得到復(fù)合型絮凝 劑。 實(shí)施例5 (1)制備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比5 : 5 : 90混合均勻， 在25t:下，旋轉(zhuǎn)式搖床速度為120r/min的條件下發(fā)酵3d，獲得EM發(fā)酵液；用8000r/min 的轉(zhuǎn)速離心發(fā)酵液20min，將分離得到的液體在45t:條件下蒸發(fā)濃縮至原體積的1/4，冷 去到4t:，加入2. 5倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉淀 底物；再于分離后的液體部分加入等體積質(zhì)量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒 出，保留絮凝沉淀物，重復(fù)該步驟2次，將得到絮凝沉淀物收集；然后用乙醇稀釋沉淀物，在 10pa的條件下真空干燥7. 5h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶于去離子水中配置成 10mg/L生物絮凝劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配將PAC、 PFS溶于 去離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC、PFS無機(jī)絮凝 劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合，即得到復(fù)合型絮凝劑。將本實(shí)施方式值得復(fù)合型絮凝 劑去處理實(shí)施例1中的高嶺土懸濁液，投加0. 7mL復(fù)配藥劑，然后以160r/min的攪拌速度 攪拌lmin，再以40r/min的攪拌速度攪拌5min，靜置20min，絮凝率為89%左右。
實(shí)施例6 本實(shí)施與實(shí)施例5的不同點(diǎn)是將EM、蜂蜜、無菌水按照5 : 5 : 90的體積比混 合后密閉發(fā)酵3d，其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
與實(shí)施例5相同。也可得到復(fù)合型絮凝 劑。 實(shí)施例7 (1)制備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比3 : 2 : 95混合均勻， 在25t:下，旋轉(zhuǎn)式搖床速度為120r/min的條件下發(fā)酵3d，獲得EM發(fā)酵液；用5000r/min 8000r/min的轉(zhuǎn)速離心發(fā)酵液20min，將分離得到的液體在45。C條件下蒸發(fā)濃縮至原體積 的1/4，冷去到4°C ，加入2. 5倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留 絮凝沉淀底物；再于分離后的液體部分加入等體積質(zhì)量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒出，保留絮凝沉淀物，重復(fù)該步驟2次，將得到絮凝沉淀物收集；然后用乙醇稀釋 沉淀物，在10pa的條件下真空干燥7. 5h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶于去離子 水中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配將 PAC、PFS溶于去離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC、 PFS無機(jī)絮凝劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合，即得到復(fù)合型絮凝劑。將本實(shí)施方式值 得復(fù)合型絮凝劑去處理實(shí)施例1中的高嶺土懸濁液，投加O. 7mL復(fù)配藥劑，然后以160r/min 的攪拌速度攪拌lmin，再以40r/min的攪拌速度攪拌5min，靜置20min，絮凝率為85 %左 右。 實(shí)施例8 本實(shí)施與實(shí)施例5的不同點(diǎn)是將EM、蜂蜜、無菌水按照3 : 2 : 95的體積比混 合后密閉發(fā)酵3d，其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
與實(shí)施例7相同。也可得到復(fù)合型絮凝 劑。
權(quán)利要求
復(fù)合型絮凝劑的制備方法，其特征在于制備步驟為a.制備生物絮凝劑溶液按體積比，取3％～5％EM、2％～5％的蜂蜜、90％～95％的無菌水混合均勻，在室溫下，旋轉(zhuǎn)式搖床速度為120r/min～180r/min的條件下發(fā)酵3d，獲得EM發(fā)酵液；用5000r/min～8000r/min的轉(zhuǎn)速離心發(fā)酵液20min，將分離得到的液體在40℃～50℃條件下蒸發(fā)濃縮至原體積的1/4，冷卻到4℃，加入2倍體積4℃無水冷乙醇，在4℃條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉淀底物；再于分離后的液體部分加入等體積質(zhì)量濃度為80％的乙醇，靜置24h，將液體部分倒出，保留絮凝沉淀物，重復(fù)該步驟2次，將得到絮凝沉淀物收集；然后用乙醇稀釋沉淀物，在10～12pa的條件下真空干燥6～8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶于去離子水中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液；b.將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配將PAC、PFS或兩者的混合物溶于去離子水中得到無機(jī)絮凝劑，將生物絮凝劑和無機(jī)絮凝劑按體積比3∶10～15的比例混合；即得到復(fù)合型絮凝劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型絮凝劑的制備方法，其特征在于所述PAC溶于去離子 水中得到10mg/LPAC無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無機(jī)絮凝劑按體積比3 : 10的比 例混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型絮凝劑的制備方法，其特征在于所述PFS溶于去離子 水中得到10mg/LPFS無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PFS無機(jī)絮凝劑按體積比3 : 15的比 例混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型絮凝劑的制備方法，其特征在于所述PAC、PFS溶于去 離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機(jī)絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC、PFS和無機(jī)絮凝 劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合。
全文摘要
復(fù)合型絮凝劑的制備方法，制備步驟為制備生物絮凝劑溶液；將生物絮凝劑溶液與無機(jī)絮凝劑溶液復(fù)配將PAC、PFS或兩者的混合物溶于去離子水中得到無機(jī)絮凝劑，將生物絮凝劑和無機(jī)絮凝劑按體積比3∶10～15的比例混合；即得到復(fù)合型絮凝劑。本發(fā)明提供制備復(fù)合型絮凝劑的方法，用該方法生產(chǎn)的復(fù)合型絮凝劑既可以獲得高絮凝率和少的總投加量，又可以減少水體中殘留金屬離子的量，克服無機(jī)絮凝劑在水處理使用中的不足之處。
文檔編號(hào)C02F1/54GK101693561SQ20091014518
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者徐姍姍, 羅德芳, 邵孝侯, 金秋 申請(qǐng)人:河海大學(xué);