一种用于固定化微生物技术的PVA凝胶小球的制备
聚乙烯醇PVA水凝胶的制备及应用ppt课件
化学试剂交联 11
优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度有 一定提高。
缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
化学试剂交联
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影响因素： PVA聚合度、醇解度等分子结构参数 反应温度、反应时间等合成工艺参数 交联剂用量、疏水单体用量等化学组成
化学试剂交联
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所需设备仪器（大概）： 电子天平 恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） 真空烘箱 相关容器等
辐射14交联
辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及紫外线 等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物理交联法制成的 PVA 水凝胶。
物理交联法
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冻结—部分脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后置于真 空下脱去10%～20%的水，所得到的水凝胶的结构与 性能类似于反复冻结法。
物理交联法
特点：分子链间通过氢键和微晶区6形成三维网络，即物理交联点，这些
交联点随温度等外界条件的变化而变化。故物理交联过程是可逆的。
优点：不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可 逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被 溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常 常造成某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶 材料具有操作不方便、辐射剂量不精确、交联程度不易控制等 问题。
辐射交联
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影响因素：
• O2 • 添加剂 • 辐射类型 • 聚合物的结晶度 • 溶剂 • 温度等
新型固定化生物小球的研制及其处理模拟焦化废水的脱氮特性
载体的方法，寻求提高固定化小球的传质性能和降 解效率的有效途径。
1 材料与方法
1.1 试验材料 1.1.1 菌种来源
所用硝化细菌（以下简称 X）和好氧反硝化细 菌（简称 F）均由本校环境工程教研室筛选得到，经 试验得到 X 的最适生长温度为 30 ℃、pH 为 8.0；F 的最适生长温度为 35 ℃、pH 为 7.5～8.0。 1.1.2 试验材料
76
水处理技术
第 36 卷 第 7 期
表 3 载体对固定化球吸水率和膨胀系数的影响
Tab.3 Vectors have impacts on the water absorption and coefficient of expansion of the immobilized ball
载体
QX 吸水率 /% 膨胀系数 /%
炭（PAC）的新型固定化球。扫描电镜（SEM）微观分析表明，PAC 的加入使传统 PVA 小球内部结构由原来的聚结
成块变为小球堆积的孔状结构，明显提高了固定化球的传质性能和通透性。24 h 摇床培养后，添加质量分数 4% PAC
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用 ppt课件
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物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重p．pt课件
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化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
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PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
辐射交联
• 辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及 紫外线等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物 理交联法制成的PVA 水凝胶。
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辐射交联
• 优点：辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
一种用于制备微生物固定化小球的生产装置[实用新型专利]
![一种用于制备微生物固定化小球的生产装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b36f89df112de2bd960590c69ec3d5bbfd0adadf.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922184985.9(22)申请日 2019.12.09(73)专利权人 兄弟科技股份有限公司地址 314407 浙江省嘉兴市海宁市周王庙镇联民村蔡家石桥3号(72)发明人 张海峰 戴柳玲 姚灵峰 周中平 钱志达 (74)专利代理机构 杭州永航联科专利代理有限公司 33304代理人 侯兰玉(51)Int.Cl.C12M 1/12(2006.01)C12M 1/02(2006.01)C12M 1/00(2006.01)C12N 11/14(2006.01)C12N 11/10(2006.01)C12N 11/084(2020.01)C12N 11/04(2006.01)(54)实用新型名称一种用于制备微生物固定化小球的生产装置(57)摘要本实用新型提供一种结构简单且设计合理的用于制备微生物固定化小球的生产装置。
一种用于制备微生物固定化小球的生产装置，包括溶胶罐、固化液母液罐和老化釜，所述的溶胶罐和固化液母液罐分别与老化釜通过管道连通；所述的老化釜顶部设有成型液进口和固化液循环进口，成型液进口的位置高于固化液循环进口，老化釜内部设有导流槽，导流槽与老化釜内壁可拆卸连接，导流槽与固化液循环进口相接，导流槽设于成型液进口下方。
本实用新型使固定化小球的成型与完全交联在老化釜中相分离，老化釜中的导流槽可以防止滴下的固定化小球漂浮液面造成粘连，并且，该装置使得固化液可以循环利用，便于操作且节约成本。
权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 211522185 U 2020.09.18C N 211522185U1.一种用于制备微生物固定化小球的生产装置，其特征在于：该用于制备微生物固定化小球的生产装置包括溶胶罐、固化液母液罐和老化釜，所述的溶胶罐和固化液母液罐分别与老化釜通过管道连通；所述的溶胶罐顶部设有固体物料投递口和菌液入口；所述的固化液母液罐顶部设有固化液回收口；所述的老化釜顶部设有成型液进口和固化液循环进口，成型液进口的位置高于固化液循环进口，老化釜内部设有导流槽，导流槽与老化釜内壁可拆卸连接，导流槽与固化液循环进口相接，导流槽设于成型液进口下方，老化釜底部内侧壁设有过滤网，老化釜底部设有固定化小球出口和固化液出口；所述的溶胶罐底部通过管道连通老化釜的成型液进口，固化液母液罐底部通过管道连通老化釜的固化液循环进口，老化釜的固化液出口通过管道连通固化液母液罐的固化液回收口。
一种用于废水脱氮的固定化微生物高分子小球的制备方法[发明专利]
![一种用于废水脱氮的固定化微生物高分子小球的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a3f889a5a8956bec0975e3ec.png)
专利名称：一种用于废水脱氮的固定化微生物高分子小球的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：梁玉婷,乐谱,宋超鹏,李定龙
申请号：CN201210238198.8
申请日：20120711
公开号：CN102796722A
公开日：
20121128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出一种用于废水脱氮的固定化微生物高分子小球的制备方法，涉及固定化微生物材料处理废水领域。
包埋剂为聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠交联剂为含有戊二醛和CaCl的饱和硼酸溶液，其中CaCl浓度为20~25g/L，戊二醛浓度为2.5%。
利用注射器将固定化载体和微生物菌体的混合液滴加到交联溶剂中，形成直径约3mm左右的颗粒小球，在4℃下在置于交联溶液中浸泡18~24h，然后将固定化微生物小球取出，用生理盐水洗涤3遍，即得到固定化颗粒，固定化颗粒中微生物含量约为9.8×10个/g。
该方法制备的固定化小球具有良好的生物活性和化学稳定性，氨氮去除率高。
该发明可以用于自然水体及含氮废水的生物脱氮处理。
申请人：常州大学
地址：213164 江苏省常州市武进区滆湖路1号
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：楼高潮
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一种固定化微生物小球及其制备方法与应用
一种固定化微生物小球及其制备方法与应用嘿，朋友们！今天我要给你们讲讲一个超级神奇的东西——固定化微生物小球，这玩意儿就像是微生物界的“小胶囊公寓”，可有趣啦！先来说说它的制备方法吧。
就像是厨师做一道超级特别的菜肴一样。
首先呢，得把微生物们找齐，这些微生物就像一群等待入住“公寓”的小租客。
然后准备好一些特殊的材料，这些材料就像是建造“公寓”的砖头和水泥。
把这些材料混合起来，这个过程就像是搅拌水泥一样，得小心翼翼又充满力量。
接下来，就像是捏泥人似的，把混合好的东西捏成一个个小球形状。
这些小球啊，就像是一个个小小的星球，微生物们就在这个小星球里安了家。
这个时候的微生物小球，看起来就像一颗颗晶莹剔透的小珍珠，只不过里面住着微生物这个小世界。
再来说说它的应用吧。
这固定化微生物小球就像是一群环保小卫士。
在处理污水的时候，它们就像一个个小小的超级英雄，把污水里的脏东西统统消灭掉。
污水就像是一个被黑暗势力占领的城市，而微生物小球就是来拯救这个城市的正义联盟。
在土壤改良方面，它们就像一群勤劳的小园丁。
土壤就像是一个生病的花园，微生物小球里的微生物们就像小医生一样，给土壤治病，让土壤变得肥沃又健康。
这就好比给一个虚弱的人注入了超强的活力药剂。
在食品发酵中，微生物小球就像是一群魔法小精灵。
它们把原材料变得美味可口，就像施了魔法一样。
比如说做酸奶，微生物小球就像一个个小小的酸奶魔法师，把牛奶变成酸酸甜甜的美味酸奶。
在生物修复领域，微生物小球像是一群勇敢的探险家。
那些被污染的地方就像是神秘的危险岛屿，微生物小球勇敢地深入其中，去修复被破坏的生态环境，就像探险家去解开古老岛屿的秘密一样。
而且啊，制作这些微生物小球的成本也不高，就像买一份便宜又好吃的小吃一样，性价比超高。
这就意味着可以大规模地使用它们，让它们在各个领域大展身手。
在生物制药方面，微生物小球像是一个个小小的制药工厂。
微生物们在里面忙碌地生产着各种有用的药物成分，就像一群勤劳的小工匠，精心打造着珍贵的宝物。
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Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(1), 34-37Published Online February 2019 in Hans. /journal/aephttps:///10.12677/aep.2019.91006The Invention of PVA-Gel Beads forImmobilized Microorganism TechnologyShixiang Li, Zhe Zhao*, Junkun Huang, Shuqian Yang, Liu Cao, Bin ZhaoSchool of Resources and Materials, North Eastern University of Qinhuangdao, Qinhuangdao HebeiReceived: Jan. 7th, 2019; accepted: Feb. 6th, 2019; published: Feb. 13th, 2019AbstractImmobilized microorganism technology is a new and efficient wastewater treatment technology. It adds vitality to the application of microorganisms. The selection of microbial carrier material de-termines the application efficiency of immobilized microorganism technology. PVA-gel beads are characterized by high stability and low cost among many carrier materials. Also it has been used in many wastewater treatment projects. This text produces the process of preparing gel pellets by PVA-boric acid chemical cross-linking. In this experiment, we used the mixed solution with a PVA concentration of 7% and sodium alginate concentration of 1%. The mixed solution was dropped into the standard boric acid solution containing 2% anhydrous calcium chloride cross-linking agent and cross-linked for 3 h. The gel pellets were obtained by cold storage after running-washing and had good bacterial adsorption performance.KeywordsImmobilized Microorganism Technology, PVA, Gel Bead, The Preparation Process一种用于固定化微生物技术的PVA凝胶小球的制备李诗香，赵喆*，黄俊坤，杨书乾，曹鎏，赵斌东北大学秦皇岛分校，资源与材料学院，河北秦皇岛收稿日期：2019年1月7日；录用日期：2019年2月6日；发布日期：2019年2月13日*通讯作者。
李诗香 等摘 要固定化微生物技术作为一种新兴、高效的废水处理技术，为微生物的应用增添了活力。
微生物载体材料的选取决定了固定化微生物技术的应用效率，PVA 凝胶小球在众多载体材料中有着稳定性高、成本低廉等特点，已在众多废水处理工程中得到应用。
本文介绍了PVA-硼酸化学交联法制备凝胶小球的过程，配制浓度为7% PVA ，1%海藻酸钠的混合溶液，将混合溶液滴入含2%无水氯化钙交联剂的标准硼酸溶液中交联固化3 h ，润洗后冷藏得到凝胶小球，具有良好的吸附细菌的性能。
关键词固定化微生物技术，PVA ，凝胶小球，制备过程Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言我国的发展现状决定了加快污水处理成为当前的紧要任务之一。
当前污水治理常用方法包括化学法、物理法、物化法、生物法四大类[1] [2]，本篇文章介绍了生物法当中的固定化微生物技术。
固定化微生物技术起源于上世纪60年代，该技术是运用物理-化学方式将微生物固定在载体材料上，并将其限制在特定空间区域内高度富集，以达到处理废水作用的一种新型生物处理技术，因为其固废分离效果好、稳定性强、污泥产量少等特点，该技术成为废水处理的研究热点之一[3]。
固定化微生物技术可以解决当前景观水处理的填充床和流化床反应器的相关不足和缺点，能够高效地处理小规模的生活污水，比如一般高浓度有机废水、印染废水、含氮废水、难降解有机废水等其它废水[4]。
与传统污水处理方法相比，固定化微生物技术将菌种固定在载体材料内，起到与污水分隔的作用，提高了菌种的使用效率，该项技术也因此被誉为二十一世纪最有潜力的污水处理技术之一[5]。
固定化载体的选取直接决定了该技术的效率。
好的载体应具备稳定性强、来源广、成本低、对微生物无毒害作用、使用时间长等特点[6]。
聚乙烯醇(PVA)形成凝胶时可将微生物包埋在凝胶内部从而达到固定微生物的目的，近年来受到广泛关注。
日本某公司改良了传统PVA 载体，在此基础上研发了PVA 凝胶小球处理生活污水，并投入市场应用。
不仅如此，日本还将PVA 凝胶小球应用到冶金、制药、造纸等领域[7]。
近几年来，PVA 小球制备的研究工作在我国有所起步，但其批量化生产与在废水处理中还未见报道[8]。
本文主要采用PVA-硼酸化学交联法，以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)作为固定化载体，经过物理化学反应，制得性能良好的凝胶小球。
2. 实验部分2.1. 试剂与仪器聚乙烯醇(PVA)：20~99H ，工业级，河南恒瑞化工有限公司；硼酸：分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司；无水氯化钙：分析纯，天津市北方天医化学试剂厂；海藻酸钠：分析纯，天津福晨化学试剂李诗香 等厂；手提式压力蒸汽灭菌锅：DSX-280B ，上海申安医疗器械厂；气浴恒温振荡器：HZQ-C ，哈尔滨东联电子技术开发有限公司。
2.2. 制备过程称取7 g PVA 置于100 ml 蒸馏水中，放入手提式压力蒸汽灭菌锅，使其溶解完全，取出后待其冷却至室温，加入1 g 海藻酸钠，在室温下用玻璃棒搅拌使其溶解充分。
另将3 g 硼酸和2 g 无水氯化钙放入一定量蒸馏水中使其溶解，在转移至100 ml 容量瓶中，定容成100 ml 具有固定浓度交联剂的硼酸标准溶液，转移至烧杯中，以便于下一步操作。
取一根5 ml 医用针管吸取一定量PVA 与海藻酸钠的混合液，缓慢注射使其成滴加入至含有固定浓度交联剂的硼酸标准溶液中，并不断缓慢搅拌，PVA 与海藻酸钠的混合液在含有交联剂的硼酸标准溶液中凝固成球状，得到PVA 小球，放置交联固化3小时，待其沉底，取出后用蒸馏水清洗3到4次后，待其干燥后置于医用冷藏箱中冷藏12小时使其彻底固化，得到固定化微生物技术所需的固定化载体小球。
2.3. 实验结果用上述浓度PVA-硼酸化学交联法制得的PVA 凝胶小球易于成球，呈白色、椭球状，平均直径为3 mm 。
液滴进入标准硼酸交联溶液后容易互相吸引，经搅拌、静置后形成有弹性的凝胶小球(图1)。
若海藻酸钠浓度偏高，则海藻酸钠与PVA 的混合溶液过于黏稠，易堵塞针管；若海藻酸钠浓度偏低，则液滴成球速度慢且容易粘连[9]。
Figure 1. The finished product figure of gel pellets图1. PVA 凝胶小球成品图3. 展望本文介绍了凝胶小球的制备，但对于凝胶小球的性能还没有定性定量的测定，该凝胶小球的应用有望推广至大型废水处理工艺，在微生物有效附着在该小球的基础上，能够高效、稳定的处理废水。
在制备的基础上，下一步将进行测定其力学、化学性能，还会对不同浓度配比下凝胶小球的制备进行试验。
在下一步的实验中，将对凝胶小球的弹性、比表面积、压缩强度、粘度、融涨率等力学性能进行测定，采用差示扫描量热仪测试干凝胶的玻璃化转变温度，采用傅立叶变换红外光谱仪分析凝胶分子含有的特征官能团[10] [11]。
进一步探究凝胶小球的性能，为凝胶小球的应用奠定基础。
本文凝胶小球采用7%的PVA 、1%的海藻酸钠进行小球的制备，在进一步的实验中将采用不同浓度李诗香等配比的PVA、海藻酸钠及无水氯化钙交联剂进行试验，减小各试剂的浓度梯度，测试出最适浓度下最佳性能凝胶小球制备方法。
凝胶小球因其优异性能，能够被广泛应用于废水处理工艺中，在进一步的试验中，欲使能够净化废水的微生物附着在凝胶小球上，在充满废水的固定化微生物净水反应器中反应，通过测定废水净化前后的相关指标，得出凝胶小球的附着力和该种微生物的净水性能参数。
在实验室试验结果良好的基础上，把该种PVA凝胶小球载体推广至市场。
4. 小结本法使用PVA：硼酸化学交联法，使用配比为1%海藻酸钠，7% PVA的溶液，加入至2%无水氯化钙交联剂的标准硼酸溶液中，制得的小球载体可利用其微孔结构有效地吸附微生物于其内部或表面，具有成型速度快、弹性强、稳定性好、成本低廉等特点。
将PVA凝胶小球应用到固定化微生物技术中，针对不同类型废水进行生物处理研究，是值得关注的发展趋势。
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