[发明专利]同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球、其制备方法及应用，所述载菌复合微球由海藻酸钠和竹炭搭载降解菌株PB‑1，并由壳聚糖覆膜形成，所述降解菌株属于红球菌属，分类命名为Rhodococcus sp.PB‑1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO.M2019472。本发明通过正交试验确定了最适包菌量、海藻酸钠、竹炭和壳聚糖浓度。本发明提供的载菌复合微球对苯酚和苯胺的去除效果显著，并且可循环使用，制备方法简单易行，生产成本低，在处理相关有机物污染的工业废水中具有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物材料制备领域，特别涉及一种同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球、其制备方法及应用。

背景技术

在芳族化合物中，苯酚和苯胺具有良好的反应活性和高产品效率，是合成精细化学品、农用化学品、药物和染料常用的原料或中间体，因而成为相关工业排放废水中的主要有害污染物组成成份。在各种有机污染物中，苯酚和苯胺都是属于有毒且较为顽固的一类，具有致突变性和潜在致命性。酚类可以通过皮肤接触轻易吸收，可能作为有效的内分泌干扰物；苯胺的主要毒性是与血液中血红蛋白结合，降低氧气运输。苯酚和苯胺均被美国环境保护署列为优先污染物(1994)，并被世界卫生组织列为三类致癌物(2017)。已有一些几种物理化学方法用于去除水中苯酚和苯胺，包括溶剂萃取，吸附，化学氧化，焚烧等，然而这些方法都不具有成本效益，还会形成有害副产物。使用微生物技术处理有机污染物已逐渐成为优先选择的方案，此方法操作成本较低，并且有完全去除的可能性。

微生物在处理含酚废水时，特别是当苯酚浓度超过1000mg/L，高浓度的底物会抑制微生物生长，生物降解过程明显减弱。为了克服这个问题，已经提出降解菌的固定化可以有效增强微生物对底物的耐受性，提高降解速率和具有重复使用等方面优势。无毒包埋材料可保护细胞免受有害化合物的毒性作用，并提升微生物在生物修复系统中的生存和代谢能力。许多不同的凝胶基质可作为细菌的固定载体，海藻酸钠(SA)凝胶是最常用的细胞固定材料，因为它的毒性低于合成聚合物，并且在温和的条件下很容易凝胶化。近年来竹炭(BC)这种环保功能型材料迅速发展，据报道BC与活性炭一样具有吸附能力，包含各种形状和大小的孔网络，可以与多种分子结合。为了提高海藻酸盐凝胶微球的强度，在其表面涂覆壳聚糖基质可以增强机械稳定性。壳聚糖(CA)是一种很有前景的涂料，具有无毒性、生物相容性、易于处理、价格便宜(由于其丰富性)和生物降解性。一些研究已报道出使用CA包覆可以改善海藻酸盐微球的稳定性，进而提升包埋益生菌的生存力。

研究表明，大量细菌、真菌和藻类等微生物可经固定化后用于降解苯酚或者苯胺，但目前没有文献报道出应用于同步去除苯酚和苯胺的载菌复合材料。基于工业废水中高浓度苯酚、苯胺及相关衍生物经常同时出现的情况，制备一种可用于同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球，在处理二者混合污染工业废水中具有十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球，所述同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球可缩短高浓度苯酚和/或苯胺完全去除时间，提高降解菌株的降解率，显著优化去除效果。

本发明的目的之二在于提供一种同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球的制作方法，所述方法简单易行，无需特殊设备，有望用于工业化生产。

本发明目的之三在于提供一种同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球的应用，用于处理苯酚和/或苯胺混合污染的工业废水，具有十分广阔的应用前景。

本发明实现目的之一采用以下技术方案：

一种同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球，该微球由海藻酸钠和竹炭搭载降解菌株，并由壳聚糖覆膜形成，所述降解菌株属于红球菌属，分类命名为Rhodococcus sp.PB-1，保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M2019472。

本发明实现目的之二采用以下技术方案：