专利名称：一种有机废水处理用固定微生物载体材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机废水处理用固定微生物载体材料。
(二)
背景技术：
固定微生物技术是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或微生物定位于限定 的空间区域内，使其保持活性并可反复利用。它是从20世纪60年代开始迅速发展的一项 环保技术。 20世纪70年代后期，随着环境污染的日益严重，研究高效微生物处理污染系统的 要求日益迫切。在此背景下固定微生物技术得以迅速发展，并且在废水生物处理中的应用 研究也与日倶增。固定化的微生物，由于高度密集而产生的强抵抗能力或载体覆盖物的阻 挡作用，削弱了有毒有害物对微生物的冲击作用，使反应器工艺运行的安全性得到大大提 高。与传统的微生物处理技术相比，该技术具有高生物量、污泥产量少、选择固定优势菌种、 抗毒性强、对水质变化稳定性好等优点。 当前固定微生物通常采用的载体主要分为单一无机载体(活性炭、沸石、多孔陶 瓷等)和有机载体(多糖凝胶、蛋白类、空心纤维等)，采用吸附、共价、包埋、交联等方法将 微生物固定在载体上。现有的固定载体普遍存在一些问题载体机械强度低，容易解体，使 用寿命短，载体生物亲和性差，生物量小，生物固定不牢固以及材料成本高昂，制备工艺复 杂等，这也导致固定微生物技术未能广泛应用于实际废水的处理。因此开发一种经济、高 效、耐用的新型固定化载体对固定微生物废水处理技术的推广应用具有非常积极的意义。
中国专利CN1824614公开了一种污、废水处理用载体，包括具有固定作用的中间 层和设在所述中间层表面上的外层，所述外层为众多细丝栽植于所述中间层表面而形成， 所述细丝最好经过去极化处理。本发明污、废水处理用载体，由于具有由众多凝胶分子纤维 "细丝"构成的表层，"细丝"直径小，数量多，所以载体的比表面积必然巨大，从而提高了该 载体每个生物处理单元中单位容积内微生物的数量，制备好的载体材料放入水中浸泡一定 时间进行去极化处理后就可使用。
(三)
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备方法简单、热稳定性好并具有良好
传质性能、吸附性能与生物亲和性的有机废水处理用固定微生物载体材料。 —种有机废水处理用固定微生物载体材料，由膨润土、羧甲基纤维素钠溶液
和A1C13溶液在常温下进行交联反应制备而得，膨润土与羧甲基纤维素钠溶液质量比为
i : io i : 30，Aici3溶液与羧甲基纤维素钠溶液的体积比为i : i i.6 : i，羧甲基
纤维素钠溶液的质量浓度为0. 5% _3%， AlCl3溶液的质量浓度为1% 3%。 优选地，所述的膨润土的粒径为20目 100目，膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土。 优选地，所述固定微生物载体材料的密度为1. 02X 103 1. 2X 103kg 3，吸水率倍数为7. 50 12. 00。 所述的羧甲基纤维素钠(CMC)和AlCl3均可选用工业级产品。
本发明中，羧甲基纤维素钠(CMC)能吸附在膨润土表面，同时与AlCl3溶液发生交 联反应，从而形成有较高机械强度的凝胶颗粒。膨润土的添加可以增加材料的沉降性能，并 能为微生物生长提供一定的无机盐矿物质，CMC的添加助于提高材料的溶胀性能，能使材料 进一步硬化，增强材料的机械性能。 本发明的有机废水处理用固定微生物载体材料具有下述有益效果 (1)固定微生物载体材料的成本低廉。它是利用膨润土、CMC溶液和AlCl3溶液按
一定的配比交联反应制得而成，成本低廉，有利于实际推广应用； (2)固定微生物载体材料的密度比水稍大一点，在水中易沉淀，在曝气状态下容易
悬浮而形成流化床，且机械性能良好，微生物在其内部能较好生长； (3)固定微生物载体材料的热稳定性好，耐热温度范围宽(10°C 80°C ); (4)固定微生物载体材料的酸碱稳定性好，废水的pH在2 12范围内对载体材料
的机械性能、吸水率及外观形状影响不大，材料不会被破坏； (5)固定微生物载体材料具有良好传质性能、吸附性能与生物亲和性，以对氯苯酚 为降解底物时，对氯苯酚由外往内扩散时，扩散系数Di = 0. 78X 104 1. 34X 104cm2 ^in—、 对氯苯酚由内往外扩散时，D2 = 2. 01X104 3. 74X 104cm2 min—、
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1 选用20 40目的膨润土 20g混匀于200mL CMC溶液(CMC质量浓度1 % )中，加 入镰刀菌菌悬液(600nm处吸光度1. 05 1. 25) 20mL，于400rpm下高速搅拌20min，用注射 器滴入到300mL质量浓度为2%的A1C13溶液交联2个小时后水洗，浸于水中，放置1天后 备用。 制备的固定微生物载体材料的密度为1. 10X103kg m—3，吸水率倍数为7. 50，在 1(TC 8(TC温度范围内热稳定性较好，pH在2 12范围内酸碱稳定性好。固定微生物载体 材料具有良好的传质性能，对氯苯酚由外往内扩散时，扩散系数D！ = 0. 96X 104cm2 'min—、 对氯苯酚由内往外扩散时，D2 = 2. 01 X 104cm2 min一1。 取湿重10g固定微生物载体材料于50mL、100mg L—1对氯苯酚溶液中，在30°C， 100rpm下，培养一段2天后，测得对氯苯酚去除率为96. 80% 。固定微生物载体材料在溶液 中放置1年以上均未出现分解与生物降解现象，性质稳定。
实施例2 选用100目的膨润土 20g混匀于300mL CMC溶液(CMC质量浓度3 % )中，放置， 加入镰刀菌菌悬液(600nm处吸光度1. 05 1. 25) 20mL，于400rpm下高速搅拌20min，用注 射器滴入到300mL质量浓度为2. 5%的AlCls溶液中交联1个小时后水洗，浸于水中，放置 l天后备用。 制备的固定微生物载体材料的密度为1.20X 103kg*m—3，吸水率倍数为12.0，在 1(TC 8(TC温度范围内热稳定性较好，pH在2 12范围内酸碱稳定性好。固定微生物载体材料具有良好的传质性能，对氯苯酚由外往内扩散时，扩散系数D！ = 1. 26X 104cm2 min—、对氯苯酚由内往外扩散时，D2 = 3. 21 X 104cm2 min一1。 取湿重20g固定微生物载体材料于50mL、50mg L—1对氯苯酚溶液中，在30°C，100rpm下，培养1天后，测得对氯苯酚的去除率为95. 60%。固定微生物载体材料在溶液中放置1年以上均未出现分解与生物降解现象，性质稳定。
实施例3 选用40-60目的膨润土 20g混匀于400mL CMC溶液(CMC质量浓度2 % )中，加入镰刀菌菌悬液(600nm处吸光度1. 05 1. 25) 20mL，于400rpm下高速搅拌20min，用注射器滴入到400mL质量浓度为2%的A1C13溶液中交联2个小时后加水洗，浸于水中，放置1天后备用。 制备的固定微生物载体材料的密度为1. 05X 103kg m—3，吸水率倍数为10. 50，在1(TC 8(TC温度范围内热稳定性较好，pH在2 12范围内酸碱稳定性好。固定微生物载体材料具有良好的传质性能，对氯苯酚由外往内扩散时，扩散系数D工=1. 32X 104cm2 min—、对氯苯酚由内往外扩散时，D2 = 3. 35X 104cm2 min一1。取湿重20g固定微生物载体材料于50mL、100mg L—1对氯苯酚溶液中，在30°C，lOOrpm下，培养2天后，测得对氯苯酚去除率为98. 60% 。固定微生物载体材料在溶液中放置1年以上均未出现分解与生物降解现象，性质稳定。
实施例4 选用60 100目的膨润土 20g混匀于500mL CMC溶液(CMC质量浓度2 % )中，加入镰刀菌菌悬液(600nm处吸光度1. 05 1. 25) 20mL，于400rpm下高速搅拌20min，滴入到550mL质量浓度为1. 5%的A1C13溶液中交联2个小时后水洗，浸于水中，放置1天后备用。
制备的固定微生物载体材料的密度为1. 15X103kg m—3，吸水率倍数为9. 50，在1(TC 8(TC温度范围内热稳定性较好，pH在2 12范围内酸碱稳定性好。固定微生物载体材料具有良好的传质性能，对氯苯酚由外往内扩散时，扩散系数D工=1. 22X 104cm2 min—、对氯苯酚由内往外扩散时，D2 = 3. 02X 104cm2 min一1。 取湿重20g固定微生物载体材料于50mL、100mg L—1对氯苯酚溶液中，在30°C，lOOrpm下，培养2天后，测得对氯苯酚去除率为97. 30% 。固定微生物载体材料在溶液中放置1年以上均未出现分解与生物降解现象，性质稳定。
权利要求
一种有机废水处理用固定微生物载体材料，其特征在于由膨润土、羧甲基纤维素钠溶液和AlCl3溶液在常温下进行交联反应制备而得，膨润土与羧甲基纤维素钠溶液质量比为1∶10～1∶30，AlCl3溶液与羧甲基纤维素钠溶液的体积比为1∶1～1.6∶1，羧甲基纤维素钠溶液的质量浓度为0.5％-3％，AlCl3溶液的质量浓度为1％～3％。
2. 根据权利要求1所述的有机废水处理用固定微生物载体材料，其特征在于所述的膨 润土的粒径为20目 100目，膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土。
3. 根据权利要求1所述的有机废水处理用固定微生物载体材料，其特征在于所述固定 微生物载体材料的密度为1. 02X 103 1. 2X 103kg m—3，吸水率倍数为7. 50 12. 00。
全文摘要
本发明涉及一种有机废水处理用固定微生物载体材料，由膨润土、羧甲基纤维素钠溶液和AlCl3溶液在常温下进行交联反应制备而得，膨润土与羧甲基纤维素钠溶液质量比为1∶10～1∶30，AlCl3溶液与羧甲基纤维素钠溶液的体积比为1∶1～1.6∶1，羧甲基纤维素钠溶液的质量浓度为0.5％-3％，AlCl3溶液的质量浓度为1％～3％。本发明的有机废水处理用固定微生物载体材料成本低廉，在水中易沉淀，热稳定性好并具有良好传质性能、吸附性能与生物亲和性。
文档编号C02F3/00GK101708889SQ20091015545
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者朱凌, 李济吾, 蔡伟建 申请人:浙江工商大学