專利名稱：一種醌類化合物修飾的生物載體及其在加速微生物反硝化過程中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醌類化合物修飾的生物載體及其在加速微生物反硝化過程中的應用。
背景技術：
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人口的不斷增長，未經(jīng)處理或未經(jīng)適當處理的含氮 廢水的大量排放，使水環(huán)境質量嚴重惡化，對人體健康以及動、植物的生存產(chǎn)生嚴重的危 害。氮是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素，大量含有氮營養(yǎng)鹽的污水直接排入受納水體后，會 導致藻類和其它水生植物的異常增長，消耗水中的溶解氧，造成水體質量惡化和水生態(tài)環(huán) 境結構破壞；水體中氨污染物可在微生物的作用下繼續(xù)氧化成硝酸鹽氮，硝酸鹽本身對人 體并無危害，但可能在人體中被還原為亞硝酸胺，而亞硝酸胺己被確認為致癌、致畸、致突 變的物質，對人體健康有嚴重的潛在威脅。與此同時，近20 30年間，我國對于氮的排放標 準越來越嚴格，氮的考核內容也由單一的氨氮指標發(fā)展到總氮的考核指標，開發(fā)新型的廢 水脫氮技術已經(jīng)成為水處理領域研究和應用的熱點。氨氮是國家實現(xiàn)水污染控制總量控制 的污染物，水體中氨氮含量過高會引起水質富營養(yǎng)化，導致水體中某些藻類過度繁殖，其 它生物生長受到影響，從而破壞了水生生態(tài)系統(tǒng)，導致水質惡化并影響到其使用功能。采取 何種高效低耗脫氮技術已成為當前水處理領域的研究熱點與難點問題。但迄今為止，尚沒 有成功的高效低耗技術和工藝能解決此問題。目前脫氮方法主要有物理化學法和生物法。 物理化學法包括折點加氯法、化學沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法和高級氧化脫氮法 等，這些方法存在污染物轉移而沒有徹底去除或成本過高的缺點。生物脫氮技術具有工藝 簡單，成本低廉，較易推廣等特點，但傳統(tǒng)生物脫氮工藝及其改進工藝存在著水力停留時間 長，基建運行費用高等問題。為了解決上述問題，近年有關生物脫氮方面的突破性理論有 短程硝化反硝化，厭氧氨氧化、同步硝化反硝化工藝、同步脫硫反硝化和電極生物膜反硝 化。但現(xiàn)行的大多生物脫氮處理技術仍存在著兩個瓶頸問題(1)工藝、設備的投資及運行 費用相對較高；(2)生物脫氮效率低。因此，尋求高效、低耗生物脫氮新型工藝技術已成為 目前水污染控制工程及環(huán)境水化學、水環(huán)境微生物學研究的重點和焦點。最近20多年，許多研究發(fā)現(xiàn)氧化還原介體具有催化強化偶氮染料、硝基芳香胺、 聚鹵代化合物、高氯酸鹽、砷等污染物厭氧生物轉化作用，為污染物高效生物脫氮提供了新 的研究思路，但目前沒有關于醌類化合物修飾的生物載體加速這些污染物厭氧生物降解的 研究。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種醌類化合物修飾生物載體及其在加速微 生物反硝化過程中的應用。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案一、 技術方案1
本發(fā)明所述醌類化合物修飾的生物載體是以醌類化合物對其載體進行修飾反應制得 的，其制備方法如下
所述修飾反應是在亞甲基雙萘磺酸鈉的水溶液中進行的，所述載體、醌類化合物、亞甲 基雙萘磺酸鈉和水的重量份數(shù)比為20 30: 10^20: 0.5 5 :500 1000 ；調pH為5 9，溫度 60^120 °C，攪拌條件下反應;TlO小時。所述載體為滌綸布、化纖填料或醛化絲。所述醌類化合物為分散翠藍S-GL、分散紅3B、分散紫HFRL、分散藍2BLN、顏料黃 147C. I. 60645、顏料紅 177C. I. 65300 或顏料藍 60 C. I. 69800。二、技術方案2:
本發(fā)明所述的醌類化合物修飾的生物載體在加速微生物反硝化過程中的應用。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的醌類化合物修飾的生物載體具有與微生物相 容性好、修飾工藝簡單、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，適用于多種醌類化合物對多種生物載體的修 飾，并能夠強化和調控微生物反硝化過程。修飾的醌類化合物生物載體，除具有生物載體原 基本特征外，還具有加速微生物反硝化過程的催化特征。


圖1是分散翠蘭S-GL修飾的生物載體的外觀圖2是分散翠蘭S-GL修飾的生物載體對硝酸鹽的微生物降解加速效果圖； 圖3是分散翠蘭S-GL修飾的生物載體循環(huán)使用加速效果圖。
具體實施例方式實施例1-實施例21的組分及其配比見附表1 ； 實施例1-實施例21的反應條件及加速倍數(shù)見附表2。一、實施例1的具體步驟及其產(chǎn)物的用途試驗 1、實施例1的具體步驟如下
將0. 5 g的亞甲基雙萘磺酸鈉加入到500 mL的水中形成亞甲基雙萘磺酸鈉的水溶液， 然后將10 g的分散翠蘭S-GL及20 g的滌綸布加入到上述水溶液中，以醋酸調pH=5，120°C 修飾10小時，并不斷攪拌，修飾完畢后的滌綸布用自來水清洗3飛次，晾干后備用，如附圖 1所示。2、本實施例1的醌類化合物修飾的生物載體在加速微生物反硝化過程中的應用 試驗
取本實施例1所制得的醌類化合物修飾的生物載體2g，懸浮于50mL含對數(shù)生長期反硝 化微生物的濃度為500mg/L硝酸鹽廢水中，進行生物降解。結果如附圖2所示，在圖2中，·分散翠蘭S-GL修飾滌綸布； 空白滌綸布。 醌類化合物修飾的生物載體可加速微生物對硝酸鹽的降解速度，在12h時投加醌類化合物 修飾的生物載體的降解率達到96. 66%，而投加空白滌綸布的降解率為49. 5%，降解率增加2倍。3、本實施例1的醌類化合物修飾的生物載體的循環(huán)使用說明為考察本發(fā)明在實際中應用的前景，需要進行醌類化合物修飾的生物載體的循環(huán)使用 研究，如附圖3所示，在圖3中，■第一次循環(huán)；第二次循環(huán)；X:第三次循環(huán)；+ :空 白滌綸布。本發(fā)明的醌類化合物修飾的生物載體使用3次后，加速作用降低較小，說明本發(fā) 明具有一定的應用基礎。二、實施例2的具體步驟及其產(chǎn)物的用途試驗 1、實施例2的具體步驟與實施例1相同。2、本實施例2的醌類化合物修飾的生物載體在加速微生物反硝化過程中的應用 試驗
取本實施例2所制得的醌類化合物的修飾生物載體2g，懸浮于50mL含對數(shù)生長期反硝 化微生物的濃度為500mg/L硝酸鹽廢水中，進行生物降解。醌類化合物修飾生物載體可加 速硝酸鹽的降解速度，增加1. 5倍。三、實施例3的具體步驟及其產(chǎn)物的用途試驗 1、實施例3的具體步驟與實施例1相同。2、本實施例3的醌類化合物修飾的生物載體在加速微生物反硝化過程中的應用 試驗
取本實施例3所制得的醌類化合物修飾的生物載體2g，懸浮于50mL含對數(shù)生長期反硝 化微生物的濃度為500mg/L硝酸鹽廢水中，進行生物降解。醌類化合物修飾生物載體可加 速硝酸鹽的降解速度，增加1. 3倍。四、實施例4-實施例21的具體步驟及其產(chǎn)物的用途試驗
實施例4-實施例21的具體步驟及其產(chǎn)物的用途試驗與實施例1相同。它們的降解效 果見附表2。
附表1 實施例1-實施例21的組分及其配比表
權利要求
1.一種醌類化合物修飾的生物載體，其特征在于所述醌類化合物修飾生的物載體是以 醌類化合物對其載體進行修飾反應制得的，其制備方法如下所述修飾反應是在亞甲基雙萘磺酸鈉的水溶液中進行的，所述載體、醌類化合物、亞甲 基雙萘磺酸鈉和水的重量份數(shù)比為20-30: 10-20: 0.5-5 :500-1000 ；調PH為5-9，溫度 60-120 °C，攪拌條件下反應3-10小時。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種醌類化合物修飾的生物載體，其特征在于所述載體為滌 綸布、化纖填料或醛化絲。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種醌類化合物修飾的生物載體，其特征在于所述醌類化 合物為分散翠藍S-GL、分散紅:3B、分散紫HFRL、分散藍2BLN、顏料黃147C. I. 60645、顏料紅 177C. I. 65300 或顏料藍 60 C. I. 69800。
4.根據(jù)權利要求1所述的醌類化合物修飾的生物載體在加速微生物反硝化過程中的 應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醌類化合物修飾的生物載體及其在加速微生物反硝化過程中的應用。所述醌類化合物修飾的生物載體是以醌類化合物對其載體進行修飾反應制得的，其制備方法如下所述修飾反應是在亞甲基雙萘磺酸鈉的水溶液中進行的，所述載體、醌類化合物、亞甲基雙萘磺酸鈉和水的重量份數(shù)比為20~30:10~20:0.5~5500~1000；調pH為5~9，溫度60~120℃，攪拌條件下反應3~10小時。本發(fā)明還包括所述醌類化合物修飾的生物載體在加速微生物反硝化過程中的應用。本發(fā)明的優(yōu)點是所述的醌類化合物修飾的生物載體與微生物相容性好、修飾工藝簡單、生產(chǎn)成本低，適用于多種醌類化合物對多種生物載體的修飾，并能夠強化和調控微生物反硝化過程。
文檔編號C02F3/28GK102060380SQ201010565319
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者劉春 , 岳琳, 康麗, 廉靜, 張金鋒, 李再興, 楊景亮, 郭建博 申請人:河北科技大學