[发明专利]一种生物复配絮凝剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种新型絮凝剂。具体涉及通过将微生物絮凝剂与壳聚糖改性高分子絮凝剂复配制备出生物复配絮凝剂的方法及其应用。

背景技术

絮凝剂广泛应用于给水、工业废水、城市污水及污泥脱水、发酵工业后处理、食品工业等领域中。絮凝剂主要有无机絮凝剂、人工合成有机高分子絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂等三大类。

（1）无机絮凝剂主要是铁、铝盐及其水解聚合产物，无机低分子絮凝剂（如硫酸铝）由于在水处理中存在很多问题，正逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。无机高分子絮凝剂（如聚合氯化铝）比原有传统絮凝剂絮凝效果好，价格便宜，已成为水处理的主要药剂。

（2）有机合成高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺及其衍生物，有机合成高分子絮凝剂由于其分子量大，分子链官能团多，所以具有用量少、絮凝速度快、pH适用范围广等优良性能，得到了广泛的应用。

（3）天然有机高分子絮凝剂主要包括壳聚糖、瓜尔胶、海藻酸钠、明胶和微生物絮凝剂等，它们对人体无害,可以被生物降解，对生态环境无不利影响。微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物，如糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素和DNA等，是天然生物高分子絮凝剂的重要种类。

无机絮凝剂除浊效果好，使用成本低，是目前主要使用的絮凝剂，但其使用有可能给环境造成二次污染。如无机絮凝剂在实际应用中使处理后的水中残留金属离子，同时产生大量的含铁、铝等的污泥，处理处置难度大。此外，铁盐通常还有一定腐蚀性，而且容易残留铁离子，使被处理液带有颜色，影响水质，而铝盐的过量摄入有可能导致老年性痴呆症。

有机合成高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等本身没有毒性，但其难于降解、易造成二次污染，单体丙烯酰胺的残留也是一个令人十分担忧的问题，这类高聚物的残余单体具有“三致”效应，许多国家已禁止或限量使用此类絮凝剂。

天然有机高分子絮凝剂的成本较高，其效能也不如合成高分子絮凝剂理想，在研究和应用上有较大的局限。因此当前亟待研究开发高效、无毒、无二次污染、经济适用的絮凝剂。

聚合氯化铝单独使用时，只在中性或碱性条件下效果较好，絮体较为松散，出水中残余铝浓度高。微生物絮凝剂单独使用时需加氯化钙做助凝剂，投加量较高，成本高。壳聚糖成本高（目前市场价大多在150元/kg以上），且只有在弱酸中才能溶解且溶液粘度不稳定、在碱性条件下使用效果差，作为絮凝剂其分子量还不够大电荷密度也不够高。

发明内容

本发明的目的在于充分利用阴离子型微生物絮凝剂、阳离子型改性壳聚糖的优势，提供一种生物复配絮凝剂，它具有良好的污染物去除效果，并且用量少、适用范围广，安全性高。

本发明的另一目的在于提供上述生物复配絮凝剂的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种生物复配絮凝剂，包括微生物絮凝剂和改性壳聚糖溶液，所述微生物絮凝剂是由烟曲霉原变种（Aspergillus fumigatus）HHE-A8发酵产生，所述烟曲霉原变种由中国典型培养物保藏中心保藏，其简称为CCTCC，保藏编号为：CCTCC NO：M 2012081，保藏日期为2012年3月14日。

优选地，所述改性壳聚糖溶液是以过硫酸铵为引发剂，通过水溶性自由基反应接枝二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、丙烯酰胺来对壳聚糖进行改性得到的。

优选地，所述改性壳聚糖制备方法，包括以下步骤：

首先将壳聚糖溶于弱酸中，水浴加热并通入氮气保护，壳聚糖溶解后加入过硫酸铵水溶液，反应10~20min，接着加入丙烯酰胺水溶液，10~20min后加入二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，继续加热并通入氮气保护，反应结束，得到改性壳聚糖溶液。

优选地，所述改性壳聚糖溶液在制备时壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的质量之和占总溶液质量的10~30%，壳聚糖、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵的质量比为（1~2）:（3~4）:（0.9～1.2），总溶液中过硫酸铵浓度为0.1~0.25mmol/L。

优选地，壳聚糖改性的反应温度35~55℃，加入二甲基二烯丙基氯化铵水溶液后的反应时间为3.0~4.5h。

优选地，所述微生物絮凝剂制备方法，包括以下步骤：

1）在已灭菌的液体培养基中，接入已活化的烟曲霉原变种HHE-A8的孢子，在温度30℃摇床里培养2h得到孢子悬浮液；

2）将上述孢子悬浮液接入液体培养基中，在温度30℃摇床里培养5天后，过滤菌体得到的培养液即为液体微生物絮凝剂。