[发明专利]一种微生物固定化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种微生物固定化材料及其制备方法，包括（1）气凝胶预处理；（2）腐殖酸改性；（3）金属离子负载；（4）干燥处理。本发明制备的微生物固定化材料不仅可以吸附微生物，而且可以促进吸附微生物的增殖，特别是可以增强材料与微生物间的结合力，长期处理过程中可以避免微生物脱落。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种微生物固定化材料及其制备方法和应用。

背景技术

微生物固定化技术就是采用合适的载体将纯种分离或者功能确定的微生物固定在一定的空间内，使之不被流水稀释或冲走，保证生物催化反应能高效持续进行。硝化细菌自身生长繁殖慢、菌群浓度小，在应用过程中菌种易流失、对不良环境耐受性差、活性易受抑制，因此采用微生物固定化技术，可以获得并维持系统中的生物量，保证含氨污水的处理效果。

目前的固定化方法包括吸附法、载体结合法、包埋法和交联法等，每种方法都各有优点和不足。包埋固定化技术存在机械强度低等不足，表面吸附技术因表面积小、生物膜易脱离，使大规模应用受到限制。目前，研究者大都从材料的选择、配比、载体改性及固定化方法相结合等方面开展大量的工作。

CN201510557050.4公开了一种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化方法，首先将海藻酸钠、聚乙烯醇和斜发沸石加入水中，70～100℃搅拌，得混合浆液；将混合浆液降至30～45℃，向其中加入氨氮降解菌，搅拌制成含有氨氮降解菌的混合浆液；将含有氨氮降解菌的混合浆液逐滴加入到质量分数为1%～10%的CaCl₂溶液中，0～10℃静止2～24h，再用生理盐水或水冲洗。该发明提供的方法氨氮降解菌不会随水体流失，提高了系统稳定性和氨氮去除效率，所获得的固定化氨氮降解菌颗粒应用时在60小时内将氨氮浓度为256.9mg/L的废水处理至15.11mg/L以上。该方法将氨氮降解菌包埋于固定化颗粒内，虽然菌体不会流失，但是会影响氨氮脱除速率，处理时间长达60h。

CN201610595544.6公开了一种利用多孔纤维素气凝胶固定化微生物菌处理氨氮废水的方法，主要是制备多孔纤维素气凝胶，采用载体结合法将硝化菌和反硝化菌吸附固定在多孔纤维素气凝胶上，将微生物固定在多孔纤维素气凝胶上处理氨氮废水，有利于同步硝化反硝化反应的进行，有很好的氨氮去除能力，反应效率高，稳定性强，该方法所获得固定化微生物菌按20-30g/L加入50-100L的100-500mg/L氨氮废水中，水力停留时间为30-40h，经过处理后氨氮去除率为68-89%。该方法利用纤维素气凝胶吸附固定菌体，属于表面吸附，由于菌体与吸附材料结合力不强，长期处理中还是会出现脱落现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种微生物固定化材料及其制备方法和应用。本发明制备的微生物固定化材料不仅可以吸附微生物，而且可以促进吸附微生物的增殖，特别是可以增强材料与微生物间的结合力，长期处理过程中可以避免微生物脱落。

本发明一种微生物固定化材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）气凝胶预处理：将气凝胶置入醋酸溶液中水浴震荡，取出洗涤至pH中性；

（2）腐殖酸改性：将腐殖酸溶于Fe(OH)₃溶液中，加入气凝胶，在50～70℃水浴反应后，洗涤至中性得到改性气凝胶；

（3）金属离子负载：采用浸渍法在改性气凝胶上负载金属离子，然后进行热处理；

（4）将步骤（3）产物进行干燥，得到固定化材料。

本发明步骤（1）所述气凝胶为碳气凝胶、硅气凝胶、纤维素气凝胶等中的至少一种，优选碳气凝胶。通常采用自制或者商业购买方式得到，比表面积为600～1100m²/g、孔隙率为80%～98%。