复合载体固定化微生物

合集下载

固定化微生物技术及其在污水脱氮方面的应用

固定化微生物技术及其在污水脱氮方面的应用固定化微生物技术是一种将微生物细胞固定在一定载体上用于污水处理的技术。

随着环境污染问题日益凸显，固定化微生物技术在污水处理领域得到了广泛应用，其中在污水脱氮方面的应用尤为突出。

本文将从固定化微生物技术的原理和应用以及在污水脱氮方面的具体应用进行介绍。

一、固定化微生物技术的原理和应用固定化微生物技术是利用载体将微生物固定在一定位置，使其在一定范围内活动，有效利用微生物的代谢活性来处理污水中的有机物、氨氮、磷等物质。

常见的载体有多孔陶瓷、多孔玻璃、发泡塑料、植物渣等。

固定化微生物技术在污水处理中的应用主要有以下几个优点：1. 提高微生物的稳定性和抗冲击能力：微生物固定在载体上后，可以减少外界环境因素对微生物的影响，提高微生物的稳定性和抗冲击能力。

2. 提高微生物的代谢效率：固定化微生物技术可以使微生物在载体上形成一定密度，有利于微生物与底物的接触，从而提高微生物的代谢效率。

3. 增加微生物的保存性：通过固定化技术，可以使微生物在较长时间内保持生物学活性，减少了频繁接种的次数，提高了微生物的使用寿命。

氮是污水中主要的污染物之一，其中的氨氮和硝态氮是最主要的问题。

氨氮和硝态氮是水质中的两种重要氮源，对生态环境和人体健康都具有较大危害。

固定化微生物技术在污水脱氮方面的应用主要包括以下几种方式：1. 厌氧氨氮去除：通过将微生物固定在厌氧颗粒中，形成厌氧颗粒污泥床反应器，可以有效去除污水中的氨氮。

此种方法适用于富集和分离厌氧细菌群，提高氨氮的去除效率。

2. 低温硝化：低温硝化是指在低温条件下将氨氮氧化成硝态氮。

通过固定化微生物技术，可以将低温硝化微生物固定在一定载体上，在寒冷季节或寒冷地区，依然能够高效去除氨氮。

3. 排水塔工程：在城市污水处理厂的氨氮去除工程中，排水塔是一个重要的环节。

通过固定化技术，在排水塔中保存一定数量的高效硝化细菌，可以提高氨氮的氧化速率和硝态氮的去除效率。

固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术

固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术。

固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,并使其保持活性及反复利用的方法。

由于该技术既不需要把酶从细胞中提取出来,又不需要加以纯化,因而酶活性损失小。

研究和应用表明,固定化微生物技术有微生物密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、处理设备小型化等优点。

目前,固定化微生物技术广泛应用于环境污染治理方面的研究,主要的治理对象为难处理的有机废水及重金属污染的废水,同时研究还涉及到大气和土壤的污染治理。

固定化微生物技术在废水处理中的应用固定化微生物技术在废水处理中应用较广,被处理废水的种类主要有:造纸废水、印染废水、含氮废水、含难降解污染物的有机废水、重金属废水等废水。

固定化微生物技术在废水生物处理领域具有独特的优势和巨大的潜力，但在实际应用中仍有许多问题有待解决：（1）寻找高效、廉价、无毒的微生物，开发多种生物共生固定化系统；（2）开发性能稳定、强度高、使用寿命长、成本低、传质阻力小的固定化载体；（3）开发高效固定化反应器；（4）开发高强度废水固定化处理和其他优化组合处理工艺。

相信通过不断的研究，固定化微生物技术将成为一种高效实用的污水处理技术，在污水处理中得到广泛的应用。

固定方法载体微生物处理对象主要结论嵌入法聚砜纤维膜假单胞菌高浓度含酚废水中1200mg/L的苯酚可在95h内完全降解包埋法包埋法海藻酸钠-小球藻固定藻对汞的去除率明显高于悬浮藻半透膜光合细菌味精厂和屠宰场废水中的2,4,6-三氯苯酚研制了新的固定化方法―半透明包埋法,可提高处理效率,可长期连续使用嵌入法k2角叉藻聚糖/明胶凝胶ca厌氧好氧污泥厌氧和好氧污泥固定前2,4,6-tcp不能矿化,而将其混合固定后则可以矿化,且寿命延长嵌入法不动杆菌和产碱杆菌活性污泥苯甲酸固定化细菌对温度较高、pH值较高的配水和废水中的有毒物质具有较强的耐受性包埋法含粉末活性炭的PVA-H3BO3纱布配水含水胺硫磷可将cod去除率作为固定化微生物对农药降解活性的常用评价指标嵌入法皮氏伯克霍尔德氏菌配水含喹啉纱布-pva复合载体的处理效果好;固定喹啉降解动力学符合零级反应吸附法聚氨基甲酸酯泡沫假单包菌ngk1水分配中的萘与ca、琼脂和acam及流离态微生物细胞相比,此固定化微生物细胞的处理效果提高,且稳定性好固定化微生物反应器法可用于甲醇废水的深度处理吸附法颗粒活性炭可降解甲醇的微生物废水中细菌甲醇废水吸附法棒状活性炭啤酒废水用固定化微生物细胞,用生物流化床的复合型生物反应器,用内循环工艺,可提高废水的处理效率聚合Q交联法凝聚剂加戊二醛胶质红环菌配水含吲哚确定了该菌固定化后的最佳降解条件以及几种金属离子对降解性能的影响固定化微生物技术在大气中的应用固定化微生物技术在处理水相污染物方面显示出一定的技术优势染物(恶臭、voc等)的生物处理逐渐普遍,从20世纪90年代我国才开始研究固定化微生物净化大气,目前仅有同济大学、昆明理工大学等少数机构在研究。

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探环境工程是通过采取适当的技术手段，保护和改善自然环境，维护人类健康和促进可持续发展的工程学科。

在环境工程中，固定化酶和固定化微生物是两种常见的应用技术。

固定化酶是指将酶固定在固体载体上，形成固定化酶颗粒，以实现酶的稳定性和重复使用。

固定化酶具有许多优点，如提高催化活性，提高酶的稳定性和重复使用能力，提高产量和纯度，降低生产成本等。

固定化酶在环境工程中的应用非常广泛。

固定化酶可以用于废水处理。

废水中含有各种有机和无机污染物，这些污染物通过固定化酶可以得到有效降解。

固定化酶可以应用于废水中的有机废物处理，通过酶的作用将废物转化为无害物质，从而达到净化废水的目的。

固定化酶也可以用于废水中的重金属去除，在一定条件下，酶可以选择性地结合和去除废水中的重金属离子。

固定化酶可以用于土壤修复。

土壤污染是一个严重的环境问题，污染的土壤中含有大量的有害物质，会对生态系统和人类健康造成严重影响。

固定化酶可以应用于土壤污染物的修复。

通过固定化酶催化作用，有机和无机污染物可以被有效地降解，从而修复受污染的土壤。

固定化酶还可以应用于空气处理。

空气中存在着各种有害气体和颗粒物，这些污染物对人类健康和环境造成危害。

固定化酶可以用于空气中有害气体的降解。

一些固定化酶可以催化空气中有毒气体的转化为无害物质，从而达到净化空气的目的。

固定化微生物还可以应用于生物膜反应器。

生物膜反应器是一种基于固定化微生物的废水处理技术。

在生物膜反应器中，微生物生长在固体载体的表面，通过微生物的代谢作用，将废水中的有机和无机污染物转化为无害物质。

生物膜反应器具有高效、节能、稳定性好等特点，已广泛应用于废水处理。

聚乙烯醇／累托石复合载体固定菲降解菌的研究

（．ｏｌｅＢｏｏｙ＆Ｅｖｒｎｅｔｌｎｉｅｉ，ａｇｕＵｉｒｉＳｉｃ＆Ｔｃｎｌｙｅｊａｇ１ＣｌｇｉｇｅｏｆｌｎｉｍｎａｇｎｒｇＪｎｓｎｖｓｔｏｃｎｅｅｈｏｏ，ｎｉｏＥｅｎｉｅｙｆｅｇｎ
２２１，ｈｎ；．ｅｅｒｈＩｓｉｔ，ｒｍｕｉｅｏｈｍｉｌｏｏａｉｎＷｕｕｑ３０９Ｃｉ）１０８Ｃｉａ２ＲｓａｃｔｕｅＷｕｕｑｔｃｅｃｒｒｏ，ｒｍｕｉ０１，ｎｎｔＰｒａＣｐｔ８ｈａＡｓｒｃ：ｏｖｎｌｃｈｌＶ）ｒｃｒｅｎｄｕｌｎｔ（Ａ）ａｅｅｎｕｅｓｍｍｂｌｅａｔｒｏａｉｂｔｔＰｌｉｙｏｏ（Ａ，ｔｉｄｓｉｍａｇａＳｈｖｅｓｄａｏｉｚｄｒｅｒｃａｙｌａＰｅｏｔａｏｉｅｂｉｉｃｉｂｃａｉｎａｃｍｃｌｄａｅｅｎｕｅｓｒｓｌｋｒｏｐｅａｅｍｍｂｌｅｃｏｒａｉｓＦｓｒｍｓｌｎ）ｃｄａｄｃｌｕｈｏｅｈｖｅｓｄａｏｓｎｅｒｐｒｏｉｚｄｍｉｏｇｎｓ（ｕａｉｏｉ．ｉｉｒｂｃｉｔｉｉｒｍｕａ
ｔａｓｅｈｒｃｅｓｉａｅａＳｅｎｉｖｓｉａｅ．ｅｒｓｌｈｗｔａｅｃｍｐｅａｒｅｆｏｙｉｙｌｏｏｎｒｎｆｒａａｔｒｔｈｖｌＯｂｅｅｔｔｄＴｕｔｓｏｔｈｏｌｘｃｒｉｒｏｌｖｎｌｃｈｌｄｃｉｃｎｇｈｅｓｈｔｐａａ

微生物固定化技术

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。

这种技术应用于废水处理，有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的浓度，有利于微生物抵抗不利环境的影响，有利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间。

利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法也被称作”生物增效”，其适用的领域非常广泛，例如:化粪池、隔油槽、排水管、城市污水处理厂以及工业废水…等。

一般而言,针对特殊污染源，来自天然环境的微生物消耗很快、效率低下，即使有快速的繁殖能力仍不足以负荷。

因此,生物增效的作业过程还是依循自然的方式，向目标添加定制的、具有已知降解能力的微生物制剂(固定化微生物），处理效果则有明显的提升。

现在所研究的生物吸附剂的固定化方法主要有以下几种:1吸附法吸附法一般依靠生物体与载体之间的作用，包括范德华力、氢键、静电作用、共价键及离子键，两者间的屯电位,在微生物体和载体的相互作用中起重要作用。

常用的吸附载体有活性炭、木屑、多孔玻璃、多孔陶瓷、磁铁矿、硅藻土、硅胶、纤维素、聚氨醋泡沫体、离子交换树脂等。

它是一种简单易行、条件温和的固定化方法，但用它固定的生物体不够牢靠，容易脱落。

2交联法交联法又称无载固定化法，是一种不用载体的工艺,通过化学、物理手段使生物体细胞间彼此附着交联。

化学交联法它一般是利用醛类、胺类等具有双功能或多功能基团的交联剂与生物体之间形成共价键相互联结形成不溶性的大分子而加以固定，所使用的交联剂主要有戊二醛、聚乙烯酞胺、表氯醇等等。

物理交联法在是指在微生物培养过程中，适当改变细胞悬浮液的培养条件（如离子强度、温度、pH值等)，使微生物细胞之间发生直接作用而颗粒化或絮凝来实现固定化，即利用微生物自身的自絮凝能力形成颗粒的一种固定化技术。

3包埋法在微生物的固定化方法中，以包埋法最为常用。

它的原理是将生物体细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络中，通过聚合作用或通过离子网络形成,或通过沉淀作用，或通过改变溶剂、温度、pH值使细胞截留.凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄露，同时能让基质渗入和产物扩散出来。

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探
近年来，环境污染问题日益严重，如何有效地治理和修复污染地区成为全球环境工程
领域的一大挑战。

固定化酶和固定化微生物作为环境治理的重要手段，在环境工程中的应
用也越来越受到关注。

固定化酶是将酶固定在载体上，形成酶载体复合体，在环境中起到催化作用的一种技术。

与游离酶相比，固定化酶具有更高的稳定性和重复利用能力。

在环境工程中，固定化
酶可以用于废水处理、废气净化和土壤修复等领域。

固定化酶在废水处理中的应用主要是通过酶的催化作用降解废水中的有机物、重金属
等污染物。

采用固定化酶技术可以降解废水中的苯酚和酚类化合物，提高废水处理的效率。

固定化酶还可以用于废气净化。

可以利用固定化酶降解废气中的二氧化硫和氮氧化物等有
害气体，减少对大气环境的污染。

虽然固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用有诸多优势，但也存在一些挑战。

固定化酶和固定化微生物的制备工艺相对复杂，成本较高。

固定化酶和固定化微生物在实
际应用中的稳定性和重复利用能力还需要进一步提高。

固定化酶和固定化微生物在环境工程中具有很大的应用潜力。

随着研究的深入和技术
的进步，固定化酶和固定化微生物的应用前景将会更加广阔。

这将为环境治理提供一种可
行的、高效的解决方案。

固定化微生物技术

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用前言：固定化微生物技术是20世纪70年代在固定化酶技术的基础上上发展起来的。

固定化微生物技术是指用物理或化学方法将游离微生物细胞、动植物细胞、细胞器或酶限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，并能被重复和连续使用技术[1]。

，固定化微生物技术的本质是采用生物活性高分子载体固定、诱导和驯化出难降解有机物有特异性的特殊菌群，使微生物依据有机物的降解速度和次序分级排列，实现难降解有机物的高效去除；加之载体的高分子效应的影响，创造出适宜微生物生存的微环境，提高微生物的耐受性。

该技术的应用，为污水处理提供了一条新的技术途径，具有广阔的应用前景。

1、微生物固定化方法固定化微生物技术的方法分类多种多样，目前在国内外尚无一个统一的分类标准。

固定化微生物的制备方法大致可以分为包埋法、吸附法、共价结合法和交联法[ 2] 以及新近发展的无载体固定化方法[ 3] 。

1.1包埋法包埋法是将微生物限定在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内,同时能让基质渗入和产物扩散出来。

凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏,同时能让底物渗入和产物扩散出来。

包埋法对微生物活性影响小、颗粒强度高,是目前制备固定化微生物最常用、研究最广泛的固定化方法[4]。

1.2吸附法吸附法在固定化微生物技术处理污水中是研究最早、应用较广泛、技术也较成熟的方法。

在大多数生物膜反应器启动的早期，所应用的都是吸附法的原理。

固定化微生物方法可分为物理吸附和离子吸附两类[5]。

该方法操作简单,微生物固定过程对细胞活性的影响小,条件温和。

但这种方法结合的细胞数量有限,反应稳定性和重复性差,所固定的微生物数目受所用载体的种类及其表面积的限制[6]，同时微生物与载体之间吸附强度也不够牢固，故载体的选择是关键。

1.3 共价结合法共价结合法是利用微生物细胞表面功能团与固相载体表面基团之间形成化学共价键相连来固定细胞, 因此结合紧密, 稳定性好, 但是基团结合时反应激烈, 操作复杂、难控制。

微生物固定化技术的应用

微生物固定化技术的应用
微生物固定化技术是一种将微生物细胞或酶固定在载体上的技术，可以用于生物催化、废水处理、食品加工等领域。

这种技术的应用已经得到了广泛的关注和研究。

在生物催化方面，微生物固定化技术可以用于生产生物柴油、生物酒精、生物酸等。

通过将微生物固定在载体上，可以提高微生物的稳定性和活性，从而提高生产效率和产量。

此外，微生物固定化技术还可以用于生产生物降解剂，用于处理有机废水和固体废弃物。

在废水处理方面，微生物固定化技术可以用于处理含有高浓度有机物的废水。

通过将微生物固定在载体上，可以提高微生物的附着能力和生长速率，从而提高废水处理效率。

此外，微生物固定化技术还可以用于处理含有重金属的废水，通过微生物的吸附和生物转化作用，将重金属离子转化为无害的物质。

在食品加工方面，微生物固定化技术可以用于生产酸奶、酒精饮料、酱油等。

通过将微生物固定在载体上，可以提高微生物的稳定性和活性，从而提高产品的品质和口感。

此外，微生物固定化技术还可以用于生产发酵剂，用于加速食品的发酵过程。

微生物固定化技术是一种非常有前途的技术，可以用于生产、环保、食品等多个领域。

随着技术的不断发展和完善，相信微生物固定化技术的应用前景会越来越广阔。

青霉素G酰化酶在磁性复合载体上的固定化及其酶学性质

青霉素G酰化酶在磁性复合载体上的固定化及其酶学性质屈冠群;曹雪荣;王雷;薛屏【摘要】利用凝胶-溶胶方法对磁性Fe3O4微粒表面进行功能化修饰,制备了表面含氨丙基的磁性复合载体,并通过戊二醛交联制备固定化青霉素G酰化酶(PGA).结果表明,在37℃时,固定化酶水解青霉素G钾盐,制备6-氨基青霉烷酸的表观活性为1 886 IU/g,表观米氏常数K'm＝140 mmol/L,最大反应速度Vmax＝0.45 mmol/min,水解反应最佳温度T＝50℃,最佳pH=7.0～8.0.固定化酶具有一定的热稳定性和耐酸碱性,在pH＝6.0～9.0且T＜50℃时活性稳定.固定化酶经10次间歇操作使用,可保持初始催化活性的82%.%The magnetic composite support with a saturation magnetization value of 27.2 A · m2 · kg-1 was prepared via the sol-gel.The amino groups existing on the magnetic composite carrier could couple penicillin G acylase (PGA) by cross-linking with glutaraldehyde to form the immobilized enzyme.The catalytic performances of the immobilized PGA for hydrolyzing penicillin G potassium to produce6aminopenicillanic acid were studied.The apparent activity of the immobilized PGA was 1886 IU/g.The optimal temperature and the optimal pH were 50 ℃ and 7.0～8.0 for the hydrolysis reaction, respectively.The apparent Michaelis constant K'm and Vmax of the immobilized PGA were 240 mmol/L and 0.45 mmol/min, respectively.It was found that the thermal stability and the durability on acidic or basic medium of PGA immobilized the magnetic composite support increased greatly compared with those of the free enzyme, and its activity keeps 82.0％ of its original activity afterused 10 cycles.The immobilized PGA can be sedimentated fleetly in magnetic field and separated facilely from the product in applications.【期刊名称】《宁夏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(032)001【总页数】5页(P57-61)【关键词】磁性复合载体;固定化青霉素G酰化酶;催化活性;酶学性质【作者】屈冠群;曹雪荣;王雷;薛屏【作者单位】宁夏大学能源化工自治区重点实验室,宁夏银川,750021;宁夏大学能源化工自治区重点实验室,宁夏银川,750021;宁夏大学能源化工自治区重点实验室,宁夏银川,750021;宁夏大学能源化工自治区重点实验室,宁夏银川,750021【正文语种】中文【中图分类】O6436－氨基青霉烷酸（6－APA）是生产各种半合成青霉素的关键中间体.利用固定化青霉素G酰化酶（penicillin G acylase，PGA）催化水解青霉素G制备6－氨基青霉烷酸，反应条件温和，产率高，同时避免了毒性物质的使用，因而受到了广泛的关注［1—3］.然而，可溶性酶直接用于催化过程，酶与产物难以分离且不可重复使用，造成使用成本较高.因此，青霉素酰化酶的固定化技术一直是酶工业化应用领域研究的重要课题.无机载体用于青霉素酰化酶的固定化，其突出的优势是载体材料可以重复使用，不存在材料的后处理问题.近年来，介孔分子筛材料固定化青霉素酰化酶的研究受到了广泛重视［4—5］，该材料通过物理吸附制备的固定化酶再活性高，但操作稳定差，其原因是使用过程中酶分子出现脱落［6］.笔者用溶胶－凝胶方法将无定形SiO2包裹于Fe3O4纳米粒子表面，用3－氨丙基三乙氧基硅烷硅与SiO2硅羟基反应制得表面含氨丙基磁性复合载体，再利用戊二醛交联获得了共价键结合的固定化青霉素G酰化酶，并研究了氨丙基磁性复合载体对青霉素G酰化酶的固定化作用和固定酶的酶学性质.结果表明，磁性载体制备的固定化酶，在磁场的作用下能够快速从反应体系中分离、回收［7—8］，因而操作过程易实现自动化控制.1 实验1.1 试剂与仪器青霉素G酰化酶（PGA，1 062IU／mL，浙江顺风海德尔公司）；青霉素G钾盐（PGK，河北制药厂）；考马斯亮蓝（G－250，国药集团化学试剂有限公司）；3－氨基丙基三乙氧基硅烷（美国Acros公司，优级纯）；正硅酸乙酯（上海化学试剂厂，分析纯）；FeCl2·4H2O（上海化学试剂厂，分析纯）；FeCl3· 6H2O （天津瑞金特化学品有限公司，分析纯），其他试剂均为分析纯.D／Max－2200PC X－射线粉末衍射仪（日本RigaKu公司）；JSM－6360LV扫描电子显微镜（日本JEOL公司）；7304振动样品磁强计（美国Lake Shore公司）.1.2 氨丙基磁性复合载体的制备Fe3O4磁粉的制备采用共沉淀法.将0.43g FeCl2·4H2O和1.18g FeCl3·6H2O置于100mL的三口瓶中，加入20mL去离子水进行溶解.搅拌下滴入φ＝28%浓氨水至溶液的pH＝9，水浴加热至90℃熟化2h，磁场下分离出固体产物Fe3O4.Fe3O4用去离子水洗至淋洗液为中性，60℃真空干燥12h.取0.5g上述Fe3O4磁粉，装入盛有30mL无水乙醇的三颈烧瓶中进行超声处理，使Fe3O4在无水乙醇中得到充分分散；20min后滴入3.0mL浓氨水并在超声波中分散10min.然后将三颈烧瓶转移至40℃恒温水浴槽中，逐滴加入2.42mL正硅酸乙酯，此时体系中有溶胶形成；机械搅拌30min，加入0.28mL 3－氨基丙基三乙氧基硅烷，此时溶胶在60℃下熟化2h形成凝胶.磁场中分离出固体，用去离子水洗涤后于60℃真空干燥12h，得到氨丙基磁性复合载体，用NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4表示.1.3 固定化酶的制备和水解活性的测定取0.1g干态磁性复合载体，用去离子水润湿，加入4.60mL用pH＝7.8的磷酸盐缓冲溶液稀释的青霉素G酰化酶溶液和0.2mLφ＝25%的戊二醛，于30℃水浴摇床中振荡72h.磁场中分离出固定化酶，收集溶液，并用考马斯亮蓝染色法测定其中的酶蛋白量.固定化酶用pH＝7.8磷酸盐缓冲溶液洗涤至用考马斯亮蓝G－250检测洗涤液中无蛋白质成分.固定化酶存于4℃冰箱中备用，用PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4表示.固定化酶装入25mL 37℃恒温的反应器中，加入2mL pH＝7.8的磷酸盐缓冲溶液和8mL去离子水，测定起始溶液的pH值.搅拌速度为150r／min下，将恒温37℃的10mL w＝4%的青霉素G钾盐水溶液移入反应器，pH计监测下用标准NaOH溶液滴定水解产生的苯乙酸，使反应体系的pH＝7.8.记录反应前10min所消耗NaOH溶液（c＝0.100 1mol／L）的体积，以每分钟催化青霉素G水解生成1μmol的6－APA所需的酶量定义为一个单位（IU）.固定化酶的表观活性AIME （IU／g）［9］为式中：cNaOH为NaOH的浓度（mol／L）；VNaOH为消耗NaOH的体积（mL）；m为载体干质量（g）；t为反应时间（min）.固定化酶的活力回收率RIME（%）：1.4 固定化酶操作稳定性考察用间歇操作方式考察固定化酶的操作稳定性，每次反应的底物均为0.400g.将0.200g NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4固定化酶装入37℃循环水加热的间歇式反应器中，加入pH＝7.8的磷酸盐缓冲溶液后，将37℃溶有0.400g青霉素G钾盐的水溶液加入反应器，滴入0.100 1mol／L的NaOH溶液，控制反应体系的pH＝7.8，直到反应液的pH值在1min内不再发生变化时终止反应.准确记录反应进行的时间和所消耗NaOH溶液的体积.每次反应后，固定化酶用磷酸盐缓冲溶液洗涤后，再次装入反应器，重复使用10次.2 结果与讨论2.1 磁性复合载体的结构表征磁性复合载体NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4的X－射线粉末衍射图（XRD）见图1.由图1可知，载体中Fe3O4粒子的结晶状态很好，其（311），（220），（400）和（440）等晶面衍射峰峰形尖锐，且各衍射峰的2θ与Fe3O4衍射峰的峰位相一致.图中2θ在20°～28°出现了宽化的衍射峰，这是无定形SiO2的衍射峰，说明NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4复合载体表面存在SiO2包层.制备过程中正硅酸乙酯和3－氨基丙基三乙氧基硅烷在Fe3O4粒子表面发生了水解和缩合反应，说明在Fe3O4粒子表面形成了SiO2包层的同时，氨丙基基团移植于磁性复合载体表面.图1 复合载体的XRD图扫描电子显微镜观察磁性复合载体NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4的形貌见图2.由图2可知，载体是由粒径接近100nm的粒子组成，颗粒之间有团聚和粘连.磁性测定结果表明，制备的Fe3O4和NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4均具有超顺磁性能，即在外磁场存在下有磁性，外磁场撤除时磁性消失.制备的Fe3O4饱和磁化强度为66.2A·m2／kg，功能化NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4的饱和磁强度为27.2A·m2／kg.NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4的磁响应强度高于磁性聚合载体［10］，在外加磁场存在作用下，其能够被很好地磁化，制备的固定化酶极易从反应溶液中的分离.图2 NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4的SEM照片NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4复合载体含有氨基，其可以与醛中的羰基发生亲核加成反应生成席夫碱（Schiff base）.戊二醛分子中含有两个醛基，它们分别与载体上的氨丙基和酶分子中的氨基发生Schiff反应，使酶分子与载体形成共价结合（图3），从而实现青霉素G酰化酶的固定化，固定化酶的活力回收率为42%.37℃下制备的固定化酶PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4水解青霉素G钾盐的表观活性为1 866IU／g，呈现出高的催化活性.图3 NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4上戊二醛交联固定酶的示意图2.2 水解反应的最适pH值与温度酶的催化活性受反应体系pH值的影响很大，溶液的酸碱性可以改变酶活性中心有关基团的解离状态，同时还会影响底物的解离及反应体系中其他成份的解离，大大影响酶催化反应速度.固定反应温度为37℃，磁性固定化酶PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4用于催化水解青霉素G钾制备6－氨基青霉烷酸（6－APA），以不同pH值的磷酸盐缓冲溶液配制w＝2%的底物溶液，绘制pH值与活性关系曲线（图4，图中数据取3次实验的平均值）.由图4可知，固定化酶的最适pH＝7.0～8.0，游离酶水解反应的最适pH＝8.0.与游离酶相比，固定化酶对反应体系的pH值变化不敏感，在较宽的pH值范围内均具有高的催化活性.固定pH＝7.8，固定化酶PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4和游离酶PGA水解青霉素G的催化活性与反应温度之间的关系如图5所示.由图5可知，固定化酶和游离酶水解反应的最适温度不一致，前者为50℃，后者为45℃；同时，在低温（20～45℃）时，固定化酶活性下降幅度高于游离酶；在较高温度（50～55℃）时，固定化酶的活性比较稳定，而游离酶的活性迅速下降，在55℃反应时，前者保留最高活性的97.0%，而后者仅为51.6%.固定化酶在较高的反应温度下具有较好的催化活性，这有利于其工业化应用.图4 介质pH值对催化活性的影响图5 反应温度对催化活性的影响2.3 表观米氏常数与最大反应速度的测定以不同浓度的青霉素G钾盐溶液作底物，在37℃下测定固定化酶和游离酶对其水解的初速度的影响.以底物浓度的倒数为横坐标，反应初速度的倒数为纵坐标，做Lineweaver－Burk图［11］，研究PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4的酶学行为（图6）.由图6数据可以计算出，游离酶的米氏常数Km＝8.2mmol／L，最大反应速度vmax＝1.02mmol／min，PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4固定化酶的表观米氏常数K′m＝240mmol／L，vmax＝0.47mmol／min.固定化酶的表观米氏常数高于游离酶，说明固定化酶对底物的亲和力小于游离酶，这可能是在固定化酶的周围形成了能与底物产生立体影响的扩散层所造成的.图6 固定化酶和游离酶的Lineweaver－Burk图2.4 固定化酶的稳定性固定化青霉素酰化酶用于水解青霉素G钾盐，除生成6－APA外，同时还有酸性较强的苯乙酸生成.工业上通过滴入一定浓度的碱溶液来控制反应体系的pH值，但在实际操作中，反应体系的pH值时常会出现过高或过低的现象，这就要求固定化酶对酸碱有一定的稳定性.将1mL原酶液和0.2g固定化青霉素酰化酶分别置于0.1mol／L不同pH值的磷酸盐缓冲溶液中，于30℃水浴中恒温24h.游离酶用0.1mol／L pH＝7.8磷酸盐缓冲溶液调节溶液pH＝7.8，用碱滴定法测定37℃下水解2%青霉素G钾的活性.固定化酶先用pH＝7.8磷酸盐缓冲溶液洗涤后再测活性（图7）.结果表明，PGA固定于NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4磁性载体，在pH值为6.0～9.0的介质中放置24h后，其表观活性保持在初始活性的90%以上，固定化酶对酸碱的稳定性优于游离酶.图7 固定化酶和游离酶对酸碱的稳定性将固定化酶和游离酶分别置于0.1mol／L pH＝7.8的磷酸缓冲溶液中，在不同温度保温2h后，测定它们的水解活性（图8）.由图8可知，PGA固定于NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4载体，热稳定性有显著的提高，在20～40℃经2h保温处理后，表观活性没有出现衰减，经45℃2h热处理后，活性有所下降，但下降幅度远小于游离酶，经60℃2h热处理后，固定酶仍保持其初始活性的66%；而游离酶的活性已基本丧失了.PGA经NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4固定化后热稳定性得到了大幅度的提高，可能是由于酶分子通过戊二醛与载体上氨丙基共价结合，增强了酶构型的牢固程度，当处于热处理环境时，酶蛋白分子的展开受到阻碍，导致酶活性中心的破坏大大减少.固定化酶的操作稳定性在很大程度上反映了固定化载体性能的优劣，它是决定固定化载体能否工业化应用最为关键的因素之一.采用碱滴定操作工艺考察固定化酶的操作稳定性，每次水解青霉素G钾盐为0.400g，结果见图9.图8 固定化酶和游离酶的热稳定性由图9可知，PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4经连续10次间歇操作使用，催化活性有所下降.经第5次重复使用后，活性下降幅度减小且趋于稳定，在第10次使用后，表观活性为初始活性的82.0%.图9 固定化酶的使用稳定性3 结论NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4磁性复合载体固定青霉素G酰化酶，酶与载体共价结合.固定化酶水解青霉素G钾盐制备6－氨基青霉烷酸的活性达1 886IU／g，且酶的热稳定性和耐酸碱性均得到明显的增强.固定化酶PGA／NH2－（CH2）3－SiO2－Fe3O4在磁场的作用下，能够快速有效地与产物分离，且在使用过程中不出现流失现象.参考文献：［1］ WANG Zhilong，WANG Li，XU Jianhe，et al.Enzymatic hydrolysis of penicillin G to 6－aminopenicillanic acid in cloud point system with discrete countercurrent experiment［J］.Enzyme and Micro Technol，2007，41（1／2）：121－126.［2］张业旺，谭强，刘瑞江，等.青霉素酰化酶制备6－APA的研究进展［J］.中国抗生素杂志，2008，33（7）：385－389.［3］周成，王安明，王华，等.青霉素酰化酶的固定化与应用新进展［J］.中国抗生素杂志，2008，33（5）：257－262.［4］LÜYongjun，GUO Yianglong，WANG Yanqin，et al.Immobilized penicillin G acylase on mesoporous silica：The influence of pore size，pore volume and mesophases［J］.Microporous Mesoporous Materials，2008，114（1／3）：507－510.［5］ XUE Ping，XU Fang，XU Lidong.Epoxy－functionalized mesostructured cellular Foams as effective support for covalent immobilization of penicillin G acylase［J］.Appl Surf Science，2008，255（5）：1625－1630.［6］薛屏.Co－MCM－48和Co－MCM－41介孔分子筛对青霉素酰化酶的固定化作用［J］.宁夏大学学报：自然科学版，2006，27（3）：243－247.［7］ NAGAO D，YOKOYAMA M，SAEKI S，et al.Pareparation of composite particles with magnetic silica core and fluorescent polymer shell ［J］.Colloid Polym Sci，2008，286（8／9）：959－964.［8］ SEN T，SEBASTIANELLI A，BRUCE J I.Mesoporous Silca－Magnetite nanocomposite：Fabrication and Applications in Magnetic Bioseparations ［J］.J Am Chem Soc，2006，128（22）：7130－7131.［9］ XUE Ping，LU Guanzhong，GUO Yanglong，et al.A novel support of MCM－48molecular sieve for immobilization of penicillin G asylase［J］.J Mol Catal B：Enzym，2004，30（2）：75－81.［10］ XUE Ping，SONG Xiaodan，CAO Xuerong.An efficient synthesis of ampicillin on magnetically separable immobilized penicillin G acylase ［J］.Chin Chem Lett，2010，21（4）：765－768.［11］韩辉，徐冠珠.颗粒状固定化青霉素酰化酶的研究［J］.微生物学报，2001，41（2）：204－208.。

固定化微生物技术处理含油废水的研究共3篇

固定化微生物技术处理含油废水的研究共3篇固定化微生物技术处理含油废水的研究1固定化微生物技术处理含油废水的研究随着人类工业和生活水平的不断提高，废水污染问题日益突出。

其中，含油废水以其难以处理和高度危害环境的特点备受人们关注。

传统的物理和化学处理方法往往只能将废水的污染物浓缩在一起，难以做到真正的处理和净化。

在这种情况下，微生物处理技术受到了广泛关注。

在微生物处理技术中，固定化微生物技术以其高效率、稳定性和可控性等优点得到了广泛应用。

固定化就是将微生物固定在某种固体介质上，使其与废水中的污染物充分接触进行降解分解。

固定化微生物技术有许多种载体，如海藻酸、活性炭、聚酯等。

其中，海藻酸作为生物反应器的载体广泛应用。

海藻酸的特点是具有大量的负电荷，能够将微生物固定在其表面，而且不会对微生物的生长和代谢产生负面影响。

固定化微生物技术处理含油废水的过程主要是通过微生物的代谢作用将有机污染物降解为无机物质，使其变得无害化。

降解的过程中，微生物需要合适的营养条件和适宜的环境温度、pH 值等因素。

此外，还需要注意微生物的代谢产物对系统的影响，如产生过量的二氧化碳容易导致系统酸化，进而影响系统的稳定性。

固定化微生物技术处理含油废水的应用还存在一些挑战。

其中，最主要的挑战包括微生物种类的选择和应用、废水成分的剖析和分析、反应器设计和操作等。

针对这些问题，研究人员需要不断探索和创新，结合新型的材料和技术手段，才能实现更高效的废水处理。

综上所述，固定化微生物技术处理含油废水是一种有效的处理方法。

该方法具有许多优点，例如高效性、稳定性和可控性等，并且已经得到了广泛的应用。

虽然该技术在应用过程中还面临一些挑战，但是研究人员将不断探索和创新，为处理含油废水提供更高效、更环保的方法总之，固定化微生物技术是一种极为有效的处理含油废水的方法。

它具有能够降解油污染物的能力、高效稳定以及可控性强等优点，已经广泛应用于实际工业生产中。

虽然在应用过程中面临一些挑战，但随着技术和材料的不断更新和创新，相信该技术将会得到更广泛的应用，为人类创造更加环保的生活环境固定化微生物技术处理含油废水的研究2固定化微生物技术处理含油废水的研究随着工业化进程的不断发展，大量的含油废水排放已经成为了一个严重的环境问题。

几种复合载体材料固定化活性污泥的性能及在废水中的应用

几种复合载体材料固定化活性
污泥的性能及在废水中的应用
聂芊，芳，谷王丽萍，赵寿春
（尔滨商业大学食品工程学院，龙江哈尔滨１０７）哈黑５０６
摘
要：备了几种复合载体材料固定化活性污泥小球，制比较了固定化活性污泥的性能及对废水ＣＤ的去除Ｏ
刖置
埋的同时添加吸附剂，形成具有包埋和吸附双重特
固定化微生物技术是从２Ｏ世纪６０年代开ห้องสมุดไป่ตู้ 迅
速发展起来的一项新技术，是用化学或物理手段将游离微生物限制或定位在某一特定空间范围内，保
点的固定化微生物，固定化微生物技术在废水处对理中应用具有积极的意义。本实验选取几种可生物降解天然高分子材料及
ＡｂｔａｔＳｖｒｌｃｍｐｓｅｃｒｉｒｍａｅｉｌｓｒｃ：ｅｅａｏｏｉａｒｅｔｒｓｉｔａｍｍｏｉｚｔｎａｔａｅｌｄｅｂｌａｅｐｅａｅｂｌａｉｃｉｔｄｓｕｇａｌｒｒｐｒｄ，ｃｍｐｒｄｔｅｐｒｒｎｅｏｉｏｖｏａｅｈｅｆｍａｃｆｏ
ｍｏｉｚｔｎａｔａｅｌｄｅｉｈｇｅａｈｒｅｓａｅａｔａｅｌｄｅｈｂｌａｏｃｖｔｄｓｕｇｓｉｈｒｔｎｔｅｆｔｔｃｉｔｄｓｕｇ，ｔｅＣＯＤｒｍｏａａｅｏｄｕａｇｎｔｏｏｓｅａ－ｉｉｉｈｅｖｅｖｌｒｔｆｏｉｍｌｉａｅｃｍｐｉｃｓｔｔａｅａｂｎａｄｃｉｓｎｄａｏｔｏｏｓｔｍｍｏｉｚｄａｔａｅｌｄｅｉｂｔｒａｅｌａｈｕｓｔｔｎｄｇｅｆｃｒｉｔｄｃｒｏｈｔａｉｔｍｉｅｃｍｐｉｉｖｎｏｅｂｌｅｃｉｔｄｓｕｇｓｅｔ．ｓｗｌｓｔｅｓｂｔｕｉｅｒｅｏａ－ｉｖｅｉｏ

青霉素G酰化酶在磁性复合载体上的固定化及其酶学性质

羟基反应制得表面含氨丙基磁性复合载体，利用再
戊二醛交联获得了共价键结合的固定化青霉素Ｇ酰化酶，并研究了氨丙基磁性复合载体对青霉素Ｇ
１２氨丙基磁性复合载体的制备．
Ｆ。４磁粉的制备采用共沉淀法．０４ｅＯ将．３ｇ
Ｔ＜５Ｏ℃ 时活性稳定．固定化酶经１０次间歇操作使用，可保持初始催化活性的８．２
关键词：性复合栽体；定化青霉素Ｇ酰化酶；化活性；学性质磁献标志码：Ａ
ＦＣ１ｅｚ・４Ｏ和１１ｅ。・６Ｏ置于１０ｍＬＨ．８ｇＦＣ１Ｈ０
酰化酶的固定化作用和固定酶的酶学性质．结果表
明，性载体制备的固定化酶，磁场的作用下能够磁在
的三口瓶中，入２去离子水进行溶解．拌下加ＯｍＬ搅
第３卷第１２期
Ｖｏ．２Ｎｏ１１３．
宁夏大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆＮｉｇｉＵｎｖｒｉ（ｔｒｌｃｅｃｉｏ）ｏｒａｏｎｘａｉｅｓｔＮａｕａＳｉｎｅＥｄｔｎｙｉ
２ｌ年３Ｏ１月
本ＪＯＬ公司）３４振动样品磁强计（国ＬｋＥ；７０美ａｅ
Ｓｏｅ公司）ｈｒ．
通过物理吸附制备的固定化酶再活性高，操作稳但

试述固定化微生物技术在环境工程中的应用研究进展

试述固定化微生物技术在环境工程中的应用研究进展摘要：固定化微生物技术在环境工程中具有重要的意义，它是一种利用固定载体将微生物固定化并应用于环境治理和生物处理的技术。

通过固定化技术，微生物可以被固定在载体上，增加其在环境中的持久存在时间，提高微生物的活性和稳定性。

这样可以保证微生物在污染物降解过程中的持续有效作用。

本文主要介绍了固定化微生物技术在环境工程中的应用，希望为相关研究提供参考。

关键词：固定化微生物；环境工程；应用研究引言固定化微生物技术可以将微生物固定在特定的载体上，形成生物膜或颗粒，增大微生物接触污染物的面积。

这样可以提高微生物与目标污染物之间的接触效率，加快降解速度，提高处理效率。

固定化微生物技术可以应用于不同类型的污染物处理，包括有机物、重金属、氨氮等。

不同类型的微生物可以通过固定化技术进行组合，形成复合菌种，提高对多种污染物的处理能力，扩大了技术的适用范围。

一、固定化微生物技术的特点（一）微生物活性和稳定性提高固定化微生物技术可以增加微生物在载体上的密度和附着面积，提高微生物的存活率和活性。

微生物被固定在载体上后，可以更好地抵御外界环境的变化，提高微生物的稳定性。

（二）提高降解效率固定化微生物技术可以提高微生物与目标污染物之间的接触效率。

微生物固定在载体上后，形成生物膜、颗粒或团聚体，增大了微生物与污染物之间的接触面积，提高了降解效率。

（三）抗毒性能力增强微生物在固定化过程中可能会形成生物膜或胞囊，这些结构可以提供一定的防御能力，使微生物对有毒物质具有较高的耐受性。

因此，固定化微生物在处理含有毒性物质的废水或土壤中表现出更好的适应性和稳定性。

（四）可重复使用性固定化微生物可以循环利用。

当微生物失去活性或降解能力时，可以通过更换或修复载体来恢复其活性。

这种可重复使用的特性降低了成本和资源消耗。

（五）技术适用性广泛固定化微生物技术可以应用于不同类型的污染物处理，包括有机污染物、重金属、氨氮等。

微生物固定化技术

包埋法
总结词
通过凝胶或聚合物等介质将微生物完全包裹在其中，实现微生物与外界环境的隔离。
详细描述
包埋法能够保护微生物不受外界环境的影响，提高微生物的存活率和稳定性，但制备过程较为复杂，成本较高。常用的凝胶材料有琼脂、卡拉胶等。Fra bibliotek交联法
总结词
通过化学反应将微生物细胞相互连接，形成网状结构，再将其固定在载体上。
。
酶的固定化
利用微生物固定化技术将酶固定在载体上，提高酶的稳定性和催化效率，降低生产成本，有助于药物的合成和生产。
细胞培养
通过固定化微生物细胞，进行大规模细胞培养和发酵，生产具有生物活性的物质，如抗生素、疫苗等。
在食品工业中的应用
总结词
微生物固定化技术在食品工业中具有广泛的应用前景，能提高食品质量和安全性。
和有毒物质的影响。
优化固定化过程
通过优化固定化过程，简化操作步骤，降低生产成本，提高固定化微生物的活性。
拓展应用领域
将微生物固定化技术应用于更广泛的领域，如污水处理、生物制药等，发挥其独特的优势和作用。
04
微生物固定化技术的应用实例
在污水处理中的应用
总结词
好氧生物处理
微生物固定化技术在污水处理中发挥了重要作用，能有效降低污染物含量，提高水质。
详细描述
交联法固定后的微生物细胞网络具有较好的稳定性和连通性，但交联过程中可能会对微生物活性产生影响。常用的交联剂有戊二醛、甲醛等。
共价结合法
总结词
通过化学反应将微生物细胞与载体表面进行共价结合，形成稳定的固定化细胞。
详细描述
共价结合法固定化后的微生物细胞不易脱落，稳定性高，但操作过程较为复杂，成本较高。常用的载体有硅片、玻璃片、聚乙烯膜等。

微生物固定化的方法和应用

微生物固定化的方法和应用
微生物固定化是一种利用生物体系固定化生物体的方法，可以使
微生物与其代谢产物稳定地存在于不同的环境中。

这种方法通常包括
将微生物或其细胞固定在高分子基材上或在一些吸附剂上，以使微生
物能够长期地与环境联系并发挥其活性。

目前已有多种微生物固定化
的方法，如以下几种：
1.凝胶微生物固定化：该方法是将微生物或其代谢产物与聚合物
混合物一起凝胶固定化。

凝胶方法可以令微生物长期固定于材料上，
通过固定化，可以提高微生物的生产效率和活性。

2.包埋法微生物固定化：此方法是将微生物与聚合物混合后，将
混合物包裹在微小气泡中。

包埋法可以保护微生物，使其不受环境影响，可以延长微生物的寿命，并可提高微生物的生产效率。

3.微生物纤维固定化：采用无纺布制备作为基质，将微生物凝胶
固定于无纺布上，以便在生产中使用。

对于过生产季节性的酶类产品，可以使用该方法固定化微生物，以延长生产周期。

4.交联法微生物固定化：用化学交联剂，将微生物与载体进行固定，使微生物不易被抑制和灭活。

交联法在微生物的良好生长条件下，可以提高微生物的耐性和活性。

目前微生物固定化应用非常广泛，在制药、食品工程、环境保护
等领域中均有应用。

例如，在制药领域中，微生物固定化方法可应用
于发酵、代谢产物提取等工序中，以提高产量和纯度；在食品领域，
微生物固定化可以使生产中的微生物更加稳定，以保证产品质量和长
效存储；在环境保护领域中，微生物固定化可用于水处理、废物处理
等领域，如微生物萃取技术可既能高效地去除重金属等有害物质，同
时又能够将废弃物转化成有用的资源。

《固定化微生物技术》课件

技术原理
微生物通过物理或化学手段被固定在载体上，在反应器内与废水中的有机物质进行生物反应，将有机物质转化为无害的物质。
技术应用
废水处理、生物反应器、生物制药等领域。
微生物简介
微生物定义
微生物是指一类个体微小、结构简单、通常以二分裂方式进行繁殖，并且在适宜环境下能够独立完成生命活动的生物。
活时间。
在生物燃料生产中的应用
总结词
提高产量、降低成本、环保
VS
详细描述
固定化微生物技术应用于生物燃料生产中，可提高产油效率，降低生产成本。通过固定化工程菌，可实现连续化生产，提高油品质量和收率。同时，该技术还可减少环境污染，促进可持续发展。
在药物生产中的应用
总结词
高表达、高纯度、安全性
2023
PART 06
未来展望与研究方向
REPORTING
新技术的应用
纳米技术
信息技术
利用纳米材料和纳米技术提高固定化微生物的稳定性和活性，实现更高效的应用。
通过物联网、大数据和人工智能等技术，实现固定化微生物的智能化监测和管理，提高其运行效率和安全性。
生物工程技术
利用基因编辑技术对微生物进行改造，提高其性能和适应性，进一步拓展固定化微生物技术的应用范围。
提高微生物活性
通过改进固定化方法和载体选择，提高微生物的活性。
优化操作条件
进一步优化操作条件，提高处理效果和稳定性。
2023
PART 05
固定化微生物技术的应用实例
REPORTING
在废水处理中的应用
总结词
高效、稳定、低成本
详细描述
固定化微生物技术在水处理领域应用广泛，通过将微生物固定在载体上，实现高效稳定的污水处理效果。该技术可降低处理成本，提高微生物的抗冲击能力，延长微生物的存

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法李玉兵上海师范大学环境工程系2003级0313549摘要：固定化微生物技术起始于1959年，由Hattori等人首次实现了大肠杆菌的固定化，此后发展迅速。

该技术最初主要用于工业发酵，20世纪70年代以后，由于水污染严重，迫切需要一种高效、快速，能连续处理的废水处理技术，从而微生物固定化技术才在污水处理中得到广泛应用[1]。

固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能，在适宜条件下还可以增殖以满足应用之需的生物技术。

在生物反应器中所使用的微生物菌体往往被称之为生物催化剂。

由于在传统的废水生物处理工艺中，微生物通常是在水中以悬浮态生长的，因而易于从反应器中流失，又由于其与水的密度差小，因此从流出的水中回收微生物进行重复利用将变得较为困难或复杂。

为此，采用固定化技术，将微生物通过一定的技术手段是微生物固着生长，有利于提高生物反应器内微生物的数量，利于反应后的固液分离，利于去除氮，取出高浓度有机物或难以生物降解物质，提高系统的处理能力和适应性，是一项高效低耗，运行管理简单的废水生物处理技术[2]。

关键词：固定化，载体，海藻酸钠，细胞活性，前景1. 引言下面介绍一下固定化微生物中的一些基础知识，即固定化微生物的要求，载体的要求，以及载体种类，制备等。

1.1被固定的微生物（主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种）基本条件：①投加的菌体活性高；②菌体可快速降解目标污染物；③在系统中不仅能竞争生存，而且可维持相当数量[1]。

1.2 固定化载体为微生物创造了更不易解体的生存环境，所以一个理想的固定化载体的选择也很重要。

适合于废水处理的固定化载体应具有以下性能：①对微生物无毒，生物滞留量高，不干扰生物分子的功能；②传质性能好；③具有足够的机械、物理和化学稳定性，不易被生物降解；④机械强度高，使用寿命长；⑤固定化操作简单；⑥对其它生物的吸附小；⑦价格低廉[1]。

固定化微生物技术

载体的选择
微生物固定化的理想载体应该具备以下特性： (1)制作过程简单易行。 (2)对细胞无毒害作用。 (3)传质性能良好。 (4)不易被微生物分解。 (5)性质稳定。 (6)强度高、寿命长。 (7)价格便宜。
载体的类型
(1)无机载体类(活性炭、多孔陶土、微孔玻璃等)。此类载体强度大、传质性好、对细胞无毒害、价格便宜且制备过程简单，有较大的应用价值。但是它们有密度大、实现流化的能效高、微生物吸附有限和易脱落等缺点。 (2)天然有机载体类(海藻酸盐、琼脂等)。这类载体对微生物无毒害作用，传质性好。但是机械强度低，易被微生物分解。 (3)人工合成有机载体类(聚丙烯酰胺(ACAM)凝胶、聚乙烯醇 (PVA)凝胶等) 。ACAM 凝胶强度较高，传质性一般，由于丙烯酰胺单体对微生物活性有害，废水处理中应用并不广泛。PVA凝胶是国内外研究最为广泛的一种包埋固定化载体，它具有强度高、化学稳定性好、抗微生物分解性强、对细胞无毒且价格低廉等一系列优点。因而具有很大的利用价值。
优势
固定化微生物技术与传统的悬浮生物处理法相比，有许多优点。 (I)微生物固定化可以保持反应器内微生物的高浓度和高活性，有助于提高污染物的处理负荷和去除效率； (2) (2)采用固定化微生物技术的工艺，污泥产量低，减轻了后续污泥处置的负担； (3)微生物固定化形成颗粒态，利于沉淀过程的泥水分离； (4)将具有降解某些难降解有机物特性的微生物固定化，可有效处理某些行业废水； (5)微生物固定化对有毒物质的承受能力强，稳定性好；
固定化微生物竹炭
竹炭是一种多功能的环境友好材料。近年来,运用竹炭对废水中的污染物进行吸附净化逐渐成为新的研究热点。固定化微生物竹炭既保留了竹炭对水体中污染物的吸附性能,又可以充分发挥高效微生物的降解作意图

微生物固定化载体5.10

微生物固定化载体固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，限制或定位于一定的空间区域．使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的现代生物技术。

固定化微生物具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点。

近年来固定化微生物技术的研究非常活跃，发展很快，已遍及环境保护、食品工业、化学分析、能源开发、医学和制药等多种领域，并得到了广泛的应用。

同时，对载体材料的性能也提出了更高的要求。

载体材料的性能对固定化微生物功能的发挥起着至关重要的作用，有关固定化载体材料的研究也就显得非常重要1.微生物固定化对载体材料的要求载体材料的主要作用是为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境。

根据所固定的微生物种类以及固定化方法与工艺的不同，需要制备不同的周定化载体材料。

制备合适的载体材料是固定化细胞技术的关键，在选择和制备载体材料时，必须考虑所固定微生物的生理习性及其应用的环境条件。

一般情况下。

理想载体应该具有以下特征：(1)载体对细胞呈惰性，对微生物无毒害；(2)具有高的载体活性，固定化细胞密度大；(3)力学强度和化学稳定性好，耐微生物分解；(4)操作简便，易于成型；(5)底物和产物的扩散阻力小，具有良好的传质性能；(6)微生物的活性回收率要高，能较长时间使用和重复使用；(7)原料易得，成本低。

2.固定化载体材料的种类2.1天然载体材料天然无机类载体材料主要有沙粒、沸石、硅藻土等。

天然有机载体材料的究和应用较多，它们主要是天然多糖类材料，如纤维素及其衍生物、琼脂、角叉莱胶、海藻酸盐、卡拉胶。

2.2合成高分子载体该类材料应用较多的主要是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、羧甲基纤维素等。

2.3人工无机载体材料多孔陶瓷、活性炭、微孔玻璃、泡沫金属等人造无机载体，大多具有多孔结构，在与微生物接触时，利用吸附作用和电荷效应把微生物固定。

表1为具体固定化载体固定微生物的吸附物质的效果表。