專利名稱：微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物載體制備領(lǐng)域，特別是涉及一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
微生物載體技術(shù)是通過化學(xué)或物理的手段將游離細(xì)胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，從而每個凝膠珠都可以看成是一個小的生物反應(yīng)器。在環(huán)保領(lǐng)域中，固定化生物技術(shù)具有微生物密度高、反應(yīng)迅速、微生物流失少、產(chǎn)物易分離、反應(yīng)過程易控制的優(yōu)點。然而，普通的高分子凝膠存在力學(xué)性能差、吸附性能差或者不具備特殊需要的功能。為了解決這一問題研究者往往在微生物載體合成體系中往往加入蛭石、硅藻土、粘土、磁性粒子及污泥提取物等組分，以提高載體的綜合性能。而調(diào)節(jié)組分的加入?yún)s又導(dǎo)致了微生物載體凝膠密度的增加，使得水凝膠密度達(dá)到1.02 1.06。這意味著在賦予載體其它性能的同時，降低了其流化性能。而作為微生物 載體使用時，載體的流化性能是重要的參數(shù)，密度與水越接近，流化性越好。實際操作中為了避免密度增加太多，往往使其密度值處于“可勉強接受”的范圍內(nèi)，而放棄獲得更佳性能的機會。而目前沒有降低載體水凝膠密度的方法，造成了微生物載體性能調(diào)整過程中出現(xiàn)的密度限制問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，能按需調(diào)節(jié)微生物載體的密度，從而解決現(xiàn)有微生物載體性能調(diào)整過程中密度的限制問題。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:本發(fā)明提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，包括:親水改性:將高分子中空微球經(jīng)溶劑浸泡I IOmin ；制備混合液:將經(jīng)溶劑浸泡后的所述高分子中空微球，加入體系粘度大于IOcP且穩(wěn)定時間不小于Ih的混合液中；載體成型:將上述制得的所述混合液加入常規(guī)的微生物載體反應(yīng)液中，按照原有微生物載體制備的方法反應(yīng)成型即制得密度調(diào)節(jié)后的微生物載體。本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法，通過將親水性高分子中空微球經(jīng)溶劑浸泡，使其暫時具有親水性和易分散性，并將其分散于具有一定粘度的混合液中，在原有水凝膠載體制備過程中緩和的分散條件下即可制得密度調(diào)節(jié)后的微生物載體水凝膠，由于反應(yīng)液會隨后制備成水凝膠，而水凝膠過程的反應(yīng)往往在很短的時間內(nèi)完成，對混合液的穩(wěn)定性要求穩(wěn)定時間不低于Ih即可，本發(fā)明采用親水溶劑浸潤的方法，使高分子中空微球表面獲得暫時的親水性和易分散性，在水凝膠載體制備過程中緩和的分散條件下即可實現(xiàn)良好分散，對于包含有活性微生物的載體凝膠而言，可以較好的保持其生物活性。該密度調(diào)節(jié)方法屬于物理調(diào)節(jié)，只需按照原有微生物載體制備的方法反應(yīng)成型即可，對載體成型反應(yīng)和微生物活性影響較小，原有工藝基本不需改動，普適性好?？梢栽诒３謨?yōu)良微生物載體性能的同時，制成的水凝膠密度可以在與水接近的范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，密度調(diào)節(jié)范圍可以從1.01 1.07g/cm3根據(jù)需要調(diào)節(jié)到0.99 1.02g/cm3。
具體實施例方式下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，可對調(diào)節(jié)所制備的作為微生物載體的水凝膠的密度，解決現(xiàn)有微生物載體性能調(diào)整過程中密度限制的問題。該方法包括以下步驟:I)親水改性: 將高分子中空微球經(jīng)溶劑浸泡I lOmin，使用的溶劑可以為甲醇、乙醇、丙醇、甘油、丙酮、乙二醇、溫度高于50°C的熱水中的任一種，優(yōu)選乙醇、甘油等環(huán)境友好型溶劑，浸泡后可使高分子中空微球獲得較強的暫時親水性和易分散性；2)制備混合液:將經(jīng)溶劑處理后的高分子中空微球，作為組分之一加入體系粘度大于IOcP的混合液中；粘度偏低時，在加入前添加適量的羧甲基纖維素鈉、粘土、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等增稠劑并充分分散，使其粘度值>10cP，且不喪失流動性；該過程用于保證高分子中空微球的良好分散，對混合液的穩(wěn)定性要求穩(wěn)定時間不低于Ih ；3)載體成型:將步驟2)中的獲得的混合液加入常規(guī)的載體凝膠反應(yīng)液中，按照原有微生物載體制備的方法反應(yīng)成型即可制得密度可控的生物載體凝膠。制得的微生物載體密度與水十分接近，在水體系中流化狀態(tài)十分均勻。上述方法中的高分子中空微球，材質(zhì)為聚丙烯酸、聚丙烯腈等；表面可有無機礦物涂覆層。所述高分子中空微球密度為0.05 0.4g/cm3，優(yōu)選0.1 0.25g/cm3，該高分子中空微球粒徑為I 100微米，優(yōu)選5 50微米。微生物載體的一個重要特征是內(nèi)部包埋有活性微生物，不適合劇烈的分散。本發(fā)明的方法通過將親水性高分子中空微球經(jīng)過迅速的暫時親水處理，分散于具有一定粘度的混合液中，在原有水凝膠載體制備過程中緩和的分散條件下即可實施，由于混合液會隨后制備成水凝膠，而水凝膠過程的反應(yīng)往往在很短的時間內(nèi)完成，對混合液的穩(wěn)定性要求穩(wěn)定時間不低于Ih即可，本發(fā)明采用親水溶劑浸潤的方法，使高分子中空微球表面獲得暫時的親水性和易分散性，在水凝膠載體制備過程中緩和的分散條件下即可實現(xiàn)良好分散，對于包含有活性微生物的載體凝膠而言，可以較好的保持其生物活性。本發(fā)明的密度調(diào)節(jié)方法屬于物理調(diào)節(jié)，只需按照原有微生物載體制備的方法反應(yīng)成型即可，對載體成型反應(yīng)和微生物活性影響較小，原有工藝基本不需改動，普適性好?？梢栽诒３謨?yōu)良微生物載體性能的同時，密度可以在與水接近的范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，密度調(diào)節(jié)范圍可以從1.01 1.07g/cm3根據(jù)需要調(diào)節(jié)到0.99 1.02g/cm3，從而解決密度調(diào)整的局限性。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法作進一步地詳細(xì)描述。實施例1本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:質(zhì)量濃度為12%的PVA水溶液，含有磁性粒子及活性微生物，在硼酸中滴落成型獲得交聯(lián)水凝膠載體，所獲載體凝膠密度為1.025。本方法首先將聚丙烯酸中空粒子在乙二醇中浸泡8min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)2%的親水改性的聚丙烯腈中空粒子(表面有碳酸鈣涂覆)，粒徑I 10微米，密度0.35g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.0llg/cm3。實施例2本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有蛭石及污泥提取物，初始載體凝膠密度為1.05。本方法首先將聚丙烯酸中空粒子在乙醇中浸泡9min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)4%的親水改性的聚丙烯酸中空粒子，粒徑20 25微米，密度0.lg/cm3，所獲新的載體凝膠密度為 1.014g/cm3。實施例3本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有粘土、污泥提取物等，初始載體凝膠密度為1.02。本方法首先將聚丙烯酸中空粒子在甘油中浸泡5min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)2%的親水改性的聚丙烯酸中空粒子，粒徑10 20微米，密度0.15g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.004g/cm3。實施例4本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有粘土、污泥提取物等，初始載體凝膠密度為1.02。本方法首先將聚丙烯酸中空粒子在 甲醇中浸泡5min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)3%的親水改性的聚丙烯酸中空粒子，粒徑10 20微米，密度0.15g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為0.998g/cm3。實施例5本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:質(zhì)量濃度為10%的PVA水溶液，含有硅藻土及活性微生物，在硼酸中滴落成型獲得交聯(lián)水凝膠載體，所獲載體凝膠密度為1.025。本方法首先將聚丙烯腈中空粒子在甲醇中浸泡2min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)2%的親水改性的聚丙烯腈中空粒子(表面有碳酸鈣涂覆)，粒徑5 10微米，密度0.35g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.0llg/cm3。實施例6本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有無機污泥提取物及硝化細(xì)菌等，初始載體凝膠密度為1.04。本方法首先將聚丙烯酸中空粒子在乙醇中浸泡lOmin，然后在凝膠反應(yīng)液中先添加0.5%粘土至粘度>10cP，之后添加體積分?jǐn)?shù)3%的親水改性的聚丙烯酸中空粒子，粒徑10 20微米，密度0.15g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.0lg/cm3。實施例7本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有硝化細(xì)菌及無機培養(yǎng)基組分等，初始載體凝膠密度為1.012。本方法首先將聚丙烯腈中空粒子在甘油中浸泡8min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加0.1%的羧甲基纖維素至粘度>10cP，之后添加體積分?jǐn)?shù)1.5%的親水改性的聚丙烯腈中空粒子，粒徑10 20微米，密度0.2g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.0Og/cm3。實施例8本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:
丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有蛭石及污泥提取物，初始載體凝膠密度為1.06。本方法首先將聚丙烯酸中空粒子在熱水中浸泡5min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)2%的親水改性的聚丙烯酸中空粒子，粒徑20 25微米，密度0.2g/cm3，同時添加體積分?jǐn)?shù)2%的聚丙烯腈中空粒子，粒徑50 75微米，密度0.05g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.025g/cm3。實施例9本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有蛭石及污泥提取物，初始載體凝膠密度為1.06g/cm3。本方法首先將聚丙烯酸和聚丙烯腈中空粒子在丙酮浸泡2min，然后在凝膠反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)2%的親水改性的聚丙烯酸中空粒子，粒徑20 25微米，密度0.05g/cm3,同時添加體積分?jǐn)?shù)3%的聚丙烯腈中空粒子,粒徑20 50微米,密度0.05g/cm3,所獲新的載體凝膠密度為1.0lg/cm3。實施例10本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:海藻酸鈉凝膠載體，含有活性微生物及培養(yǎng)基組分，在氯化鈣水溶液中滴落成型獲得交聯(lián)水凝膠載體，所獲載體凝膠密度為1.012。本方法首先將聚丙烯腈中空粒子在甲醇中浸泡lmin，然后在4%海藻酸鈉反應(yīng)液中添加體積分?jǐn)?shù)1%的親水改性的聚丙烯腈中空粒子表面有碳酸鈣涂覆)，粒徑10 20微米，密度0.2g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.002g/cm3。實施例11本實施例提供一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，具體如下:`
丙烯酰胺交聯(lián)水凝膠載體，含有硝化細(xì)菌及無機培養(yǎng)基組分等，初始載體凝膠密度為1.012。本方法首先將聚丙烯腈中空粒子在乙醇中浸泡3min，反應(yīng)液中首先添加1%的聚乙烯醇使至粘度>10cP，然后添加體積分?jǐn)?shù)1%的親水改性的聚丙烯腈中空粒子，粒徑10 20微米，密度0.25g/cm3，所獲新的載體凝膠密度為1.004g/cm3。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，包括: 親水改性:將高分子中空微球經(jīng)溶劑浸泡I IOmin ； 制備混合液:將經(jīng)溶劑浸泡后的所述高分子中空微球，加入體系粘度大于IOcP且穩(wěn)定時間不小于Ih的混合液中； 載體成型:將上述制得的所述混合液加入常規(guī)的微生物載體反應(yīng)液中，按照原有微生物載體制備的方法反應(yīng)成型即制得密度調(diào)節(jié)后的微生物載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子中空微球的粒徑為I 100微米，密度為0.05 0.4g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子中空微球的粒徑為5 50微米，密度為0.1 0.25g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述高分子中空微球的材質(zhì)為聚丙烯酸或聚丙烯腈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述高分子中空微球表面具有無機礦物涂覆層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶劑采用甲醇、乙醇、丙醇、甘油、丙酮、乙二醇、溫度高于50°C的熱水中的至 少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述溶劑采用乙醇或甘油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制備混合液步驟中，若混合液的體系粘度小于10cP，還包括加入增稠劑充分分散，使其體系粘度大于10cP。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述增稠劑采用羧甲基纖維素鈉、粘土、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微生物載體的密度調(diào)節(jié)方法，屬于微生物載體制備領(lǐng)域。該方法包括親水改性將高分子中空微球經(jīng)溶劑浸泡1～10min；制備混合液將經(jīng)溶劑浸泡后的所述高分子中空微球，加入體系粘度大于10cP且穩(wěn)定時間不小于1h的混合液中；載體成型將上述制得的所述混合液加入常規(guī)的微生物載體反應(yīng)液中，按照原有微生物載體制備的方法反應(yīng)成型即制得密度調(diào)節(jié)后的微生物載體。該方法可以在保持優(yōu)良微生物載體性能的同時，密度可以在與水接近的范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，密度調(diào)節(jié)范圍可以從1.01～1.07g/cm3根據(jù)需要調(diào)節(jié)到0.99～1.02g/cm3，從而解決密度調(diào)整的局限性。
文檔編號C12N11/04GK103194436SQ20131012459
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者李宗慧, 劉金泉, 刑成良, 屈佳玉, 王俊安, 任彥強 申請人:北京伊普國際水務(wù)有限公司