[发明专利]具有光化学活性的生物材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有光化学活性的生物材料，是以酿酒酵母菌（S. cerevisiae）为载体，酿酒酵母菌的菌丝上负载有纳米TiO2；酿酒酵母菌表面包裹有海藻酸钙。其制备方法包括以下步骤：将无菌纳米TiO2、酿酒酵母孢子液、海藻酸钠溶液混合得到混合溶液；将混合溶液滴加到无菌CaCl2溶液中，固化得到纳米TiO2‑酿酒酵母孢子‑海藻酸钙微球；对制备的纳米TiO2‑酿酒酵母孢子‑海藻酸钙微球进行培养得到具有光化学活性的生物材料。本发明的具有光化学活性的生物材料有二氧化钛的光化学性能以及酿酒酵母的微生物性能，具有清洁效果好、无污染等优点，可应用于苯酚废水的处理。

技术领域

本发明涉及有机废水的生物处理技术领域，尤其涉及一种具有光学活性的生物材料及其制备方法，还涉及该具有光学活性的生物材料在有机废水处理的应用。

背景技术

随着城市化进程的加快和工农业的迅速发展，我国绝大多数城市都存在着较为严重的水污染问题。大量未经处理的城市垃圾、工业废水和生活污水不断排入自然水体中，使水体中的有机物含量急剧升高，特别是难降解有机物的量逐年增加，水体污染已成为全球性的环境污染问题，对于有机废水特别是难降解有机废水的治理至关重要。

目前对于有机废水的处理通常采用物理化学法和生物法两大类。其中，物理化学法对有机废水具有一定的处理能力，但费用较高且出水难以达到排放标准，传统生物法对中低浓度的有机废水处理效果较好，但其抗冲击能力有待提高，且对于难降解有机物的处理有一定的局限性。因此，寻求一种更安全、有效的有机废水处理技术成为当务之急。

酵母菌作为一种自然界常见菌种，已被广泛使用于科研及工业生产中，其中利用酿酒酵母菌处理有机废水的研究已有报道。酿酒酵母细胞为球形或者卵形，直径在5~10微米，是发酵中常用的生物种类，大量存在于酿酒企业的酒糟、酒曲中，因此其收集简单容易。采用酿酒酵母处理有机废水的优点主要表现为廉价、易得，但因其较难回收重复利用，抗冲击性能差以及对难降解有机物的处理能力较弱。

对于酿酒酵母处理有机废水的不足，许多研究工作者做了大量的工作，特别是采用了固定化技术对酿酒酵母固定从而增加其重复利用和抗冲击性。在专利CN102059100“一种磁性酿酒酵母菌的制备方法及其处理印染废水技术”公开了一种磁性酿酒酵母菌复合吸附材料的制备方法，其中包括磁性纳米四氧化三铁的制备以及酵母菌、四氧化三铁被戊二醛的固定，同时应用于对印染废水的处理。在CN102559796“一种利用固定化酵母细胞制备栀子蓝色素的方法”公开了一种普通的海藻酸钙固定产β-葡萄糖苷酶的酵母菌的方法。文献“固定化酵母菌、纳米TiO2复合吸附剂对Ni2+，Cr3+，Pb2+吸附性能研究”（水处理技术，2011,37(11):38-41）研究制备了海藻酸钠、明胶和PVA混合包埋剂包裹含纳米二氧化钛和死酵母菌的生物材料，并用于处理重金属废水。上述文献在对固定化酵母菌重复利用及重金属处理方面有一定的研究，但此类酵母菌固定化方法对处理有机废水特别是难降解有机废水还存在处理效率低等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有光学活性的生物材料及其制备方法，为酿酒酵母的利用提供了新途径，同时结合二氧化钛的光催化降解效应，提高酿酒酵母对有机废水特别是难降解有机废水的处理效果，避免二次污染。

为解决上述技术问题，提供了一种具有光化学活性的生物材料，是以酿酒酵母菌（S. cerevisiae）为载体，酿酒酵母菌的菌丝上负载有纳米TiO2；酿酒酵母菌表面包裹有海藻酸钙。