[发明专利]基于透析法的胞外聚合物对物质的吸附量和解吸量的计算方法

权利要求书

1.基于透析法的胞外聚合物对物质的吸附量和解吸量的计算方法，其特征在于：利用透析膜透析已经吸附物质的EPS混合液，测定外部透析液物质的浓度，计算EPS对物质的吸附量；再通过更换外部透析液，当透析膜内部剩余物质总量为吸附量时，检测被吸附物质的解吸量；

具体步骤为：

步骤1，透析膜经过预处理后，向透析膜中加入物质溶液，将载有物质溶液的透析膜悬浮或完全浸没在与透析膜内部等体积的无氧无氨水溶液，置于5℃-35℃温度条件进行透析，隔1h测定透析膜外部溶液中物质溶液的含量，并用Origin8.0拟合透析曲线；

所述的物质溶液包括但不限于氨氮溶液或者亚硝态氮溶液，所述氨氮溶液的浓度为5-200mgN/L，所述亚硝态氮溶液的浓度为6-264mgN/L；

步骤2，以步骤1相同浓度的氨氮溶液或亚硝态氮溶液为物质溶液，加入已知浓度的EPS溶液使总体积与步骤1中透析的物质溶液浓度和体积相同，在步骤1相同的透析条件下，隔2h测定透析膜外部溶液中氨氮或者亚硝态氮含量，利用步骤1的拟合透析曲线，拟合最终外部透析液中氨氮溶液或亚硝态氮溶液物质的含量，则EPS对氨氮溶液或亚硝态氮溶液的吸附量为第一次拟合透析曲线的拟合最终外部透析浓度与加入EPS溶液后拟合透析曲线的拟合最终外部透析浓度之差；

其中，N_物质代表透析膜内被吸附物物质溶液的含量，与N_EPS中该物质的含量相等，N_物质=N_EPS；k_物质、k_EPS为拟合透析曲线的k值；t₁为透析时间h；e为自然常数；

步骤3，将步骤2进行吸附检测完后的透析膜外部透析液更换为200 ml无氧无氨水进行物质透出，进行解吸实验前处理，间隔一段时间检测外部透析液物质含量，计算透析至透析膜外部的物质量，直至透析膜内部剩余物质含量等于EPS对物质的吸附量时，弃去外部透析液，进行解吸实验，更换透析膜外部透析液为40 ml无氧无氨水，检测透析液内部物质含量，每间隔1 h检测透析到外部透析液的物质含量，因此时透析膜内物质浓度低，取样检测后，需要更换40 ml无氧无氨水，继续透析，再进行后续检测，根据公式计算被EPS吸附的物质的解吸量；

N₀为透析膜内部物质初始浓度，t₁为透析时间h、t₂为解吸时间h，n’为透析次数，n’’为解吸液更换次数，k、k_de可以根据拟合曲线计算得到。

2.所述已知浓度的EPS溶液是利用超声法提取的EPS溶液，经过冷冻干燥器处理，将EPS粉末于-20℃保存，每次称取10mg，配置到100ml无氧无氨水中，冷藏保存待用。

3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述的拟合透析曲线：拟合透析曲线假设透析膜内氨氮溶液或者亚硝态氮溶液物质初始含量为N₀，并且溶质伴随水穿过透析膜；根据物质守恒定律，任意时间内，透析膜内与透析膜外氨氮或者亚硝态氮量之和等于最初加入透析膜内的氨氮或者亚硝态氮的量，即为N₀，透析无限长时间后，透析膜内外物质量均为1/2N₀，透析膜内外溶液体积为(透析膜内体积+透析膜外体积)/2。

4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：拟合透析曲线的必要条件如下：

（1）物质经过透析作用随水分子进入外部透析液后，则与外部溶液混合均匀；

（2）5℃-35℃温度条件下，透析速率只与透析膜内外待透析物浓度差有关，透析速率常数为k；

（3）水分子可以自由透过透析膜，5℃-35℃温度条件下，水分子透过透析膜的速率只与透析膜本身性质有关；任意时刻由透析膜内向外透析的水溶液体积与由透析膜外向内透析的水溶液体积相等。