專利名稱：減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在需要減少懸浮的顆粒材料的量的任何情況下，特別是在生成了懸浮在空氣或水中的顆粒材料的工業(yè)過程中，減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的量的方法。具體而言，本發(fā)明涉及通過使用帶負(fù)電荷的胞外多糖(EPS)形成結(jié)塊的手段，減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的方法。為了減少懸浮在空氣中的顆粒材料的量，可以使用根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS噴灑這種顆粒材料，或者可以將EPS固定在具有顆粒材料的空氣可以通過的過濾器上。為了減少水中顆粒材料的量，將具有根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液加入到所述的水中，所述的具有帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液會(huì)通過電荷吸引原理的手段使所述的顆粒材料結(jié)塊并沉淀。
背景技術(shù)：
胞外多糖(EPS)是通過許多不同種類的微生物產(chǎn)生的。同樣，它們的組合物也是變化的?？傮w而言，胞外多肽是由一些微生物產(chǎn)生的生物聚合物，并且被分泌到細(xì)胞外的空間中，胞外多糖是通過連接的單體糖殘基形成主體結(jié)構(gòu)而形成的。這些單體可以或不可以被諸如乙酰基、丙酮酸根、琥珀酸根、硫酸根或磷酸根之類的基團(tuán)取代。按照這種方式，根據(jù)它們的組成，EPS可以具有凈電荷，其可以是帶負(fù)電荷的或帶正電荷的，并且以較高的程度或較低的程度存在。搜尋背景技術(shù)領(lǐng)域，我們未發(fā)現(xiàn)任何通過使用帶負(fù)電荷的EPS的手段來減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的方法。但是，存在相關(guān)的文件，在以下段落中進(jìn)行分析。專利US 4，374，814 (Gaylord, N.,02/22/1983)公開了由氣態(tài)甲醛純化空氣的方法，主要為使空氣與固體組合物和大氣濕度接觸，其中所述的組合物基本上由一種或多種多羥基水溶性化合物構(gòu)成。盡管權(quán)利要求2公開了所述的聚合物可以為多糖，但是在說明書和實(shí)施例中，確定的是所述的聚合物特別選自淀粉、纖維素以及它們的醚、酯和其他衍生物，其中所述的多糖可以選自植物多糖、其他多糖和微生物多糖(參見US 4，374，814第3列，第20-50行)。本發(fā)明首先在技術(shù)領(lǐng)域上不同于US 4，374，814，因?yàn)閁S4，374，814涉及除去空氣中的氣態(tài)甲醛，而本發(fā)明涉及除去與懸浮液中固體材料相應(yīng)的顆粒材料。第二，在使用的聚合物方面不同，因?yàn)閁S 4，374，814使用淀粉和纖維素，并且未提及使用EPS，而本發(fā)明使用帶負(fù)電荷的EPS。另外，可以無需固體負(fù)載體而是用本發(fā)明，因?yàn)楸景l(fā)明的EPS可以直接噴灑到空氣中，從而減少懸浮的顆粒材料的量。文件W01995025604A(多糖工業(yè)AB PSI，03/23/1995)描述了防止表面污染的方法，以及有利于除去所述的表面上的所述的污染。所述的方法包括以下步驟:a)制備包含至少兩種成分的多糖溶液，其中一種成分包括多糖，當(dāng)通過蒸發(fā)溶劑使該多糖由溶液中沉淀時(shí)，其直接形成了薄膜，并且其中第二種成分包括多糖，當(dāng)通過蒸發(fā)溶劑使該多糖由溶液中沉淀出來時(shí)，就凝膠形成而言，所述的多糖形成了部分薄膜，并且可以與第一種所述的多糖相互作用。b)將步驟a)的溶液施加到經(jīng)歷污染之前的表面上；c)使得所施加的溶液干燥，以便通過形成至少部分凝膠而在所述的表面上形成固體薄膜；d)使用液體處理薄膜涂敷的表面，其中所述的液體能夠通過液體誘捕而使薄膜再溶解，或者至少部分膨脹；以及e)通過完全或部分除去表面上的薄膜而除去不需要的污染。第一種多糖選自纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、植物樹膠、微生物多糖(例如右旋糖苷和黃原膠或海藻多糖(例如瓊脂))(參見W01995025604A的權(quán)利要求7至9)。W01995025604A與本發(fā)明的主要差異為技術(shù)領(lǐng)域，因?yàn)閃01995025604A公開了防止表面被不理想的污染的方法，而本發(fā)明涉及控制懸浮在空氣或水中的粉末或顆粒材料的量。第二，使用的微生物聚合物是不同的，因?yàn)閃01995025604A使用了右旋糖酐、黃原膠或瓊脂，而本發(fā)明使用了帶負(fù)電荷的EPS。另一個(gè)基本的差異在于本發(fā)明的應(yīng)用形式，因?yàn)樵诒景l(fā)明中，EPS溶液施加到空氣中，加入到水中或者設(shè)置在具有懸浮材料的空氣能夠通過的過濾器中；而冊(cè)1995025604么公開了在固體表面上形成多糖從而防止被污染，以及通過隨后部分或全部除去施加在表面上的薄膜而除去污染。在另一個(gè)方面中，W01995025604A公開了需要高濃度的聚合物混合物從而生成固體薄膜或?qū)拥姆椒?。相反，本發(fā)明的組合物僅需要帶負(fù)電荷的EPS，而無需其他聚合物來產(chǎn)生電荷吸引的作用，其中所述的電荷吸引的作用允許沉淀懸浮的材料，并且還可以濃縮，在濃縮的情況下，使用的帶負(fù)電荷的EPS是極少的，無需帶負(fù)電荷的EPS的飽和溶液。文件WO2OOlO75238A (Eastman Chem.C0.，04/02/2001)描述 了產(chǎn)生和分離 EPS的方法。該出版物公開了由細(xì)菌索氏菌屬M(fèi)ZlT(Thauera MZ1T)產(chǎn)生純化的胞外多糖的方法，其中所述的索氏菌屬能夠產(chǎn)生鼠李糖、木糖、半乳糖醛酸、半乳糖、葡萄糖、N-乙酰巖藻糖胺和N-乙酸葡萄糖胺。該細(xì)菌由工業(yè)化學(xué)制造商的廢水處理廠中發(fā)現(xiàn)并分離。該細(xì)菌的胞外多糖用于除去絡(luò)合混合物中的金屬的方法，方法如下:將細(xì)菌EPS與金屬接觸，以及由液體樣品中除去EPS-金屬絡(luò)合物。所述的出版物的另一個(gè)方法描述了使金屬螯合的方法，其中所述的金屬得自其中加入了 EPS的樣品。而且，在技術(shù)領(lǐng)域中本發(fā)明不同于文件W02001075238A，因?yàn)樗龅某霭嫖锷婕俺ビ晒I(yè)過程和流體流動(dòng)所得到的絡(luò)合混合物中的金屬，其中所述的金屬為水性或非水性液體樣品中的金屬離子(參見第7頁，W02001075138A的第6至10行)；而本發(fā)明涉及懸浮在空氣或水中的控制、粉末或材料。出版物W02001075138A列舉了胞外多糖的許多用途，但是這些用途均未與EPS除去懸浮液中的材料的應(yīng)用相關(guān)。因此，本發(fā)明涉及在需要減少懸浮的顆粒材料的量的任何情況下，特別是在生成了懸浮在空氣或水中的顆粒材料的工業(yè)過程中，通過使用帶負(fù)電荷的細(xì)胞外聚合物質(zhì)(EPS)形成結(jié)塊來解決減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的量的技術(shù)問題。為了減少懸浮在空氣中的顆粒材料的量，可以使用根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS溶液噴灑這種顆粒材料，或者可以將EPS固定在具有顆粒材料的空氣可以通過的過濾器上。為了減少水中顆粒材料的量，將根據(jù)本發(fā)明的具有帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液加入到所述的水中，所述的具有帶負(fù)電荷的EPS的懸浮液會(huì)使所述的顆粒材料結(jié)塊并沉淀。在現(xiàn)有技術(shù)中，該溶液尚未預(yù)計(jì)或建議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及通過使用帶負(fù)電荷的胞外多糖(EPS)形成結(jié)塊的手段來減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的方法。為了減少懸浮在空氣中的顆粒材料的量，可以使用根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS來噴灑這種顆粒材料，或者可以將EPS固定在具有顆粒材料的空氣可以通過的過濾器上。為了減少水中顆粒材料的量，將根據(jù)本發(fā)明的具有帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液加入到所述的水中，所述的具有帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液會(huì)使所述的顆粒材料結(jié)塊和沉淀。帶負(fù)電荷的EPS由細(xì)菌或微藻產(chǎn)生，并可以單獨(dú)或者與產(chǎn)生所述的EPS的微生物結(jié)合使用。


圖1.使用I %經(jīng)純化及再懸浮的EPS使得顆粒材料在液體介質(zhì)中的沉淀。所述的附圖顯示左側(cè)為所得的顆粒材料在使用經(jīng)純化的EPS的液體介質(zhì)中的沉淀，右側(cè)為在水中的沉淀。圖2.顆粒材料在液體介質(zhì)中的沉淀速率。比較顆粒材料在水(對(duì)照)中、在廣生帶負(fù)電荷的EPS的微生物(菌株SUM P22和微藻P11C18)培養(yǎng)物中、以及在由這些微生物分離的EPS的溶液中的沉淀速率。相對(duì)于使用經(jīng)分離的EPS，當(dāng)使用完全培養(yǎng)物時(shí)，所有的所分析的條件都比對(duì)照好很多，并且未觀察到顯著性差異。圖3.顆粒材料在不同的生物薄膜上的粘附性測(cè)試。IOx放大的顯微照片示出左側(cè)為施加粉末之前的生物薄膜，右側(cè)為施加懸浮粉末之后的生物薄膜。(A)對(duì)照，瓊脂-瓊脂薄膜，(B)細(xì)菌菌株SUM 5FACH的生物薄膜，(C)細(xì)菌菌株SUM P22的生物薄膜，以及(D)微藻P11C18的生物薄膜。圖4.顆粒材料在EPS生物薄膜中的測(cè)試。針對(duì)對(duì)照瓊脂-瓊脂薄膜、細(xì)菌菌株SLIM 5FACH的生物薄膜，細(xì)菌菌株SUM P22的生物薄膜以及微藻P11C18的生物薄膜，顯示在暴露于顆粒材料之前和之后的生物薄膜的重量差異。圖5.顯示了通過使用由細(xì)菌SLIM P22⑶、SLIM 5FACH(C)和微藻P11C18(D)得到的I %帶負(fù)電荷的EPS溶液進(jìn)行噴灑而結(jié)塊的顆粒材料，其中使用水作為對(duì)照(A)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及通過使用帶負(fù)電荷的胞外多糖(EPS)形成結(jié)塊的手段來減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的方法。為了減少懸浮在空氣中的顆粒材料的量，可以使用根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS來噴灑這種顆粒材料，或者可以將EPS固定在具有顆粒材料的空氣可以通過的過濾器上。為了減少水中顆粒材料的量，將具有根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液加入到所述的水中，所得的混合物會(huì)逐漸均質(zhì)化，并且所述的帶負(fù)電荷的EPS會(huì)使所述的顆粒材料結(jié)塊和沉淀。在本發(fā)明中使用的帶負(fù)電荷的EPS是通過細(xì)菌或微藻產(chǎn)生的。我們的測(cè)試顯示使用分離形式的所述的EPS、或者與產(chǎn)生所述的EPS的微生物結(jié)合的所述的EPS可以得到相同的結(jié)果。帶負(fù)電荷的EPS可以通過電荷吸引原理的手段使懸浮液中的固體材料結(jié)塊，因?yàn)閼腋≡诳諝饣蛩械拇蟛糠止腆w材料具有帶正電荷的。如上文所述，任何帶負(fù)電荷的EPS都可以用于本發(fā)明的方法中，但是有利的是使用得自純的細(xì)菌或微藻培養(yǎng)物的帶負(fù)電荷的EPS，從而確保EPS的均一性。有利的是，還可以使用產(chǎn)生大量EPS的細(xì)菌或微藻的培養(yǎng)物。 為了確定由微生物產(chǎn)生的EPS具有帶負(fù)電荷的，可以使用本領(lǐng)域內(nèi)的任何方便的方法，例如瓊脂糖凝膠電泳。如果帶負(fù)電荷的EPS以分離形式使用，則所述的EPS由培養(yǎng)基收集，其中在所述的培養(yǎng)基中，產(chǎn)生EPS的細(xì)菌或微藻生長，它們將EPS分泌到所述的介質(zhì)中。由培養(yǎng)基的上清液中回收EPS的實(shí)例為可以在低溫下使用醇來沉降，乙醇會(huì)使EPS結(jié)塊，隨后可以通過離心由所述的介質(zhì)分離EPS。但是，在本發(fā)明中使用的帶負(fù)電荷的EPS可以通過本領(lǐng)域任何可利用的手段獲得。帶負(fù)電荷的EPS可以與產(chǎn)生所述的EPS的微生物結(jié)合使用。在這種情況下，整個(gè)培養(yǎng)物都要經(jīng)歷醇沉降或簡單地離心，從而得到可以用于本發(fā)明的方法的微生物和EPS球狀物。在必要的情況下，所述的微生物可以是失活的，例如在本發(fā)明的方法中，在使用這種微生物與EPS的混合物之前，通過UV光照射30分鐘。產(chǎn)生帶負(fù)電荷的EPS的微生物的培養(yǎng)物可以作為整體使用，例如通過將所述的培養(yǎng)物加入到液體介質(zhì)中，從而使所述的液體介質(zhì)中懸浮的顆粒材料沉淀。本發(fā)明的方法可特別用于減少在產(chǎn)生懸浮的顆粒材料的工業(yè)過程中懸浮的顆粒材料的量。在這些工業(yè)過程中，采礦操作特別值得提及，因?yàn)樗鼈円苿?dòng)大量的土地，并產(chǎn)生懸浮在空氣和臨近的水源中的大量粉末。實(shí)施例實(shí)施例1.帶負(fù)電荷的EPS的產(chǎn)生為了產(chǎn)生EPS，在液體或固體介質(zhì)中，在正常的培養(yǎng)條件下，由一類產(chǎn)生粘液的細(xì)菌分離6種細(xì)菌菌株，它們被稱為=SLIM I,SLIM U.SLIMV.SLIM H.SLIM P 22,SLIM 5FACH ；以及得自Nitzscia sp.物種的4種微藻菌株，它們被稱為Lc Coll、P3C4、P10C15、PllC18。一旦達(dá)到所述培養(yǎng)物的飽和條件，則提取EPS。為了由微生物提取EPS，由各種細(xì)菌和微藻菌株培養(yǎng)物的各自介質(zhì)中取得40mL等分液，并在1000g下離心20分鐘。通過0.2 μ m孔徑的過濾器過濾上清液，并將過濾的溶液保存。此外，將通過離心得到的球狀物再懸浮于1% SDSUmM EDTA (pH2.5)溶液中，并在室溫下溫育45分鐘，從而由微生物的內(nèi)部釋放EPS內(nèi)容物。隨后，將懸浮液在IOOOOg下離心20分鐘，并通過0.2 μ m孔徑的過濾器過濾，從而得到第二個(gè)經(jīng)過濾的溶液。將得自上清液的濾液與再懸浮的球狀物結(jié)合在一起，并由該溶液取得0.5mL等分液，從而通過在-20°C下加入3mL無水乙醇來使EPS沉降。攪拌所述的溶液，并在4500rpm下離心20分鐘，從而得到與分離的EPS相應(yīng)的球狀物。將這些EPS在40°C的烤箱中過夜干燥。干態(tài)EPS在研缽中解聚集，并存放于Eppendorf管中。為了確定通過所述的方法得到的EPS的量，在60°C下的水浴中，將所述的球狀物再懸浮于2mL IM NaOH中，以便得到可以進(jìn)行分析的溶液。通過苯酚-硫酸法、測(cè)量樣品在492nm下的吸光率并使用事先用葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)糖制得的校正曲線來獲得濃度，從而測(cè)定EPS溶液中總的碳水化合物的量(表I)。表1.由各種菌株分離得到的多糖的量。
權(quán)利要求
1.一種減少懸浮于空氣或水中的顆粒材料的量的方法，其中所述的方法包括使用帶負(fù)電荷的胞外多糖(EPS)使懸浮于空氣或水中的顆粒材料結(jié)塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS單獨(dú)施加，或者與產(chǎn)生所述的帶負(fù)電荷的EPS的微生物結(jié)合施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中產(chǎn)生所述的帶負(fù)電荷的EPS的所述的微生物為細(xì)菌或微藻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS被噴灑在具有懸浮的顆粒材料的所述的空氣中，并允許所述的懸浮的顆粒材料沉淀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS以濃度為0.5%至5%在溶液中被噴灑在所述的空氣中。
6.根據(jù)權(quán)利要 求5所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS以濃度為1%在溶液中被噴灑在所述的空氣中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS被加入到具有懸浮的顆粒材料的水中，所述的混合物逐漸均質(zhì)化并使其沉淀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS以濃度為0.5%至5%在溶液中被加入到所述的水中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS以濃度為1%在溶液中被加入到所述的水中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的帶負(fù)電荷的EPS作為薄膜排列在固體表面上，所述的固體表面與具有懸浮的顆粒材料的空氣接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及在需要減少懸浮的顆粒材料的量的任何情況下，特別是在生成懸浮在空氣或水中的顆粒材料的工業(yè)過程中，減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的量的方法。具體而言，本發(fā)明涉及通過使用帶負(fù)電荷的胞外多糖(EPS)形成結(jié)塊的手段，減少懸浮在空氣或水中的顆粒材料的方法。為了減少懸浮在空氣中的顆粒材料的量，可以使用根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS噴灑這種顆粒材料，或者可以將EPS固定在具有顆粒材料的空氣可以通過的過濾器上。為了減少水中顆粒材料的量，將具有根據(jù)本發(fā)明的帶負(fù)電荷的EPS溶液的懸浮液加入到所述的水中，所述的具有帶負(fù)電荷EPS溶液的懸浮液會(huì)通過電荷吸引原理的手段使所述的顆粒材料結(jié)塊并沉淀。
文檔編號(hào)B01D37/03GK103212259SQ20131000431
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者P·查維茲·克羅克爾, J·M·薇拉·阿拉亞, J·E·卡斯特羅·龐塞, J·D·R·歐比瑞奎·孔特勒拉 申請(qǐng)人:農(nóng)作物生物和生物技術(shù)阿奎瑪利納公司