微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究

环境与可持续发展

2009年第2期E NVIRONME NT AND S UST AI NAB LE DE VE LOPME NT N o12,2009

微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究

赵　凤　张蔚萍　胡庆华

(九江学院化学化工学院,江西九江,332005)

【摘要】微生物絮凝剂是一种新型的絮凝剂,本文对微生物絮凝剂的絮凝机理,影响微生物絮凝剂形成的因素及其在环境工程中的应用进行了综述,并对其发展问题做了探讨。

【关键词】微生物絮凝剂;絮凝机理;影响因素;应用

中图分类号:X70311 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2009)02-0006-03

,从微生物体或其分泌物中富集、分离、筛选、纯化而获得的一种安全、高效、无二次污染、易生物降解的新型水处理絮凝剂。微生物絮凝剂可以克服无机高分子和有机合成高分子絮凝剂本身固有的缺陷,因此而成为国内外科学工作者竞相研究和开发的热点之一。近年来,生物絮凝剂的研究开发取得了很大的进展,已分离、鉴定和培养出多种能够分泌出具有絮凝效果的高分子化合物的微生物,并且也取得了初步的成效,但由于微生物自身的特点使菌体生长受到很多因素的制约,并且由于微生物的培养成本较高,使其在工业化生产和应用受到一定的限制,所以我们应该对微生物絮凝剂的絮凝机理、培养条件、应用等方面做进一步的研究,从而得到优化的培养基、高效的微生物絮凝剂产生菌,进而对微生物絮凝剂与其他无机或有机高分子絮凝剂及无机试剂的配伍使用情况做更高层次的探讨,使试验达到投料量少,成本低,絮凝率高的效果。

浪费资源的行为;把节能、节水、节财、节粮、垃圾分类回收及减少一次性用品的使用等逐步变为每个公民的自觉行为。

进行提高循环经济的社会认知工作时,注意宣传实际效果,增强公众对循环经济的感性认识。一方面要有所分工,针对不同人群及其社会需要有不同的宣传形式,使社会各阶层及时、准确地了解循环经济的内涵及外延。另一方面大众传媒加强配合,广泛传播循环经济的政策及工作进展,加大循环经济工作的透明度。

社会认知不能简单等同于社会告知,大众传媒在向社会宣传循环经济的同时,还要及时接受公众反馈意见及建议,并将其纳入到政府开展有关循环经济工作的参考意见之中,鼓励和支持公众的创造精神,形成公众参与、公众受益及公众监督下的循环经济系统。媒体的广泛宣传,为循环经济发展创造了良好的社会氛围〔6〕。

5　结语

中国目前的循环经济社会认知水平较低,一定程度上阻碍了循环经济的发展。充分利用大众传媒的影响力进行宣传,可以为循环经济发展建立广泛的社会基础。政府要勇于面对公众认知与参与过程中出现的各种各样困难与阻力,将循环经济理念的宣传工作扎扎实实进行下去。

参考文献

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6　国务院研究发展中心“中国循环经济的理论与实践研究”课题组.中国循环经济的理论与实践研究〔J〕.经济研究参考,2006,

(46):2～9.

作者简介:赵慧坤(1977-),女,河南商丘人,硕士,工程师,主要从事环境评价与环境管理方面的工作。

赵　凤等:微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究・7・

1　微生物絮凝剂的絮凝机理

目前,国内外在微生物絮凝剂絮凝机理方面.只是提出了一些假说,如电中和作用、架桥学说、fried2 man菌体外纤维素行为学说、Butter fieId粘质假说、病毒假说、离散细胞和伸展桥键之间的三维基质模型假说等。但到目前为止,最让人接受的絮凝机理是“架桥作用”,比较流行的是离子键、氢键的结合说。

刘志勇等〔1〕通过对煤泥水微生物絮凝剂絮凝机理的研究,把微生物在溶液中看成带电胶体,在煤泥水絮凝时和相反电性煤泥水颗粒发生电性中和压缩双电层,使煤泥水中的颗粒相互靠近发生絮凝,微生物絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力同时吸附煤泥水多个胶体颗粒,在颗粒间产生“架桥”现象,形成一种网状的三维结构,同时在重力作用下沉淀,把煤泥水中的颗粒作为晶核或者吸附粘质网捕,最后沉淀下来;罗平通过对R L-2絮凝剂的研究,证明其有效成分是一种高聚物多糖,且絮凝剂分子链上分布着羟基、羧基等极性基团,经分析,微生物絮凝剂大分子与高岭土颗粒之间架桥的作用力主要来自氢键,絮凝剂大分子通过氢键与多个无机或胶体颗粒结合,并在颗粒间产生“架桥”现象,所以其为在氢键作用下的“架桥”机理模式;王曙光等〔2〕通过红外光谱对从土壤中筛选出一株产气肠杆菌进行结构分析可知,该微生物絮凝剂的主要成分为多聚糖和蛋白质类高分子,分子中所含阴离子基团较多,并且含有较多的吸附活性基团,如氨基、羧基、羟基等,其絮凝机理为“吸附架桥”作用;朱艳彬〔3〕通过对微生物絮凝剂HIT M O 的研究,证明其絮凝过程是由于蛋白质等两性电解质的电中和作用以及蛋白质、多肽、多糖类物质和纤维素等的代谢残留物共有的吸附架桥作用共同作用的结果;马放等认为尽管在复合型生物絮凝剂(C BF)和高岭土之间絮凝过程中存在架桥作用,但主要是靠离子键结合。但是一些絮凝反应机理并不能用离子键、氢键学说很好地解释,如张永奎等〔4〕认为由菌Z-67所产生的微生物絮凝剂M BF133与高岭土颗粒之间既非离子键结合也非氢键结合。

因为微生物絮凝体的形成是一个复杂的过程,可能是多种机理作用的结果,所以微生物絮凝剂的絮凝机理还有待于进一步的研究。

2　微生物絮凝剂的影响因素

细菌在进行新陈代谢的过程中,必须要有足够的营养物质以组成细菌细胞的各种成分和提供必要的能量,最基本的营养物质是水、氮源、碳源、无机盐、生长因子。选择好高效的碳源和氮源才能为微生物的生长提供优良环境,进而产生絮凝率高的菌种。211　碳源和氮源

微生物在生长和发酵产生微生物絮凝剂的过程中,由于自身的需求和生长特点,所需要的碳、氮源的种类和数量各不相同。柯芝兰等〔5〕通过单因子实验,确定了菌B212产絮凝剂的最佳碳源是蔗糖,以尿素做氮源时絮凝率更高;崔丽等〔6〕研究C3菌生成的微生物絮凝剂M BFC3的絮凝效果,其中以果糖为碳源时,M BFC3对高岭土悬浮液的絮凝率最佳,以(NH4)2S O4为氮源时,其对高岭土的絮凝率可达9513%;朱丹等研究的微生物絮凝剂,以葡萄糖为碳源得到的培养液的絮凝活性最高,以淀粉得到的培养液絮凝活性最低,无机氮做氮源得到的絮凝剂絮凝活性优于有机氮,其中以NaNO3作氮源时活性最高。但是并不是所加的碳源或氮源的种类越多越好,钟文文〔7〕以单一氮源硝酸钠、酵母膏、脲、硫酸铵和氯化铵分别替代筛选培养基中的复合氮源(酵母膏+脲+硫酸铵),且保证氮原子浓度不变,结果表明酵母膏作为单一氮源,其发酵液的絮凝率最高,达到91177%,这说明某单一碳源或氮源可以替代复合碳氮源。

212　适宜的碳氮比

适宜的碳氮比是影响絮凝微生物产絮凝剂的一个重要因素,钟文文培养的127菌株在察氏培养基中絮凝效果最好时的氮源为NaNO3,最好时的碳源为蔗糖,此试验最佳的碳氮比为24107,絮凝率可达9218%;宫小燕等〔8〕发现,以葡萄糖为碳源,与其他氮源相比,多黏类芽孢杆菌以黄豆饼粉为营养物生成的絮凝剂效果最好,当黄豆饼粉浓度为011%时,絮凝剂活性可达达9816%,浓度继续增加,絮凝活性下降,可知微生物絮凝剂的产生需要一定的碳氮比。

213　无机盐

很多实验证明,在缺少其他盐类的情况下培养基中加入CaC l2、NaC l、K H2PO4能够显著地促进其发酵液的絮凝活性。柯芝兰等以氯化钠和硫酸镁替代原培养基中的无机盐时絮凝率均大于80%,以氯化钠替代时絮凝率更高。崔丽等通过部分因子实验,对(NH4)2S O4、FeS O4、K H2PO4、M gS O4、NaC l优化,结果表明(NH4)2S O4,NaC l絮凝率影响显著,说明在培养基中增大这两种物质的用量对M BFC3的絮凝率有积极的影响。

很多研究表明Ca2+的加入能显著提高絮凝剂的絮凝活性。如:李琳根据胶质芽孢杆菌和酿酒酵母能利用水溶性淀粉和蛋白质的特点,制成复合微生物絮凝菌液,对红薯淀粉废水进行絮凝处理,在少量CaC l2助絮凝下,絮凝效率达到97%。

有研究表明助凝作用与离子的价态有关,三价>二价>一价。但是考虑到三价离子毒性和色度会引起二次污染,所以二价离子较好,而加入NaC l时,絮凝