处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法
【专利摘要】处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，将聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，碾碎后的石墨毡粉末一起超声分散，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI搅拌至发白，迅速转移自然发泡，得到聚氨酯泡沫，用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起灭菌，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，振荡培养，用蒸馏水清洗数次即得。本发明制备得到的固定化微生物的聚氨酯泡沫具有大孔网状结构，比表面积高，带有羟基等基团，可有效固定微生物，脱色偶氮染料效果大幅度提高。
【专利说明】处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沬固定化微生物的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护【技术领域】，具体涉及一种处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，由于环保标准和政策的日趋严格，偶氮染料废水由于其产出量大，处理困难，日益引起人们的重视。固定化细胞技术由于可维持较大密度的细胞量，保持高效菌活，具有较强的耐有毒物质冲击的能力，在偶氮染料废水处理中应用广泛，尤其对于有毒及难转化物质的生物强化处理有着巨大的潜力。海藻酸钙由于成本低，活性高是应用最为广泛的固定化载体，但缺点是其固定化微生物脱色效果较低，且在含有多价阴离子(磷酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐等)以及高浓度电解质(K+，Na+)溶液中不稳定；Ca2+易脱落、变软、甚至溶解，限制了它的应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，解决了现有海藻酸钙作为固定化载体其固定化微生物脱色效果较低的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，具体步骤如下:
[0005]步骤1，将聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，碾碎后的石墨毡粉末一起超声分散5-10秒后搅拌混合均匀，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，搅拌3-5秒至发白，迅速转移进行自然发泡24h，得到聚氨酯泡沫，将制作好的聚氨酯泡沫切成边长相同的长方体小块；
[0006]步骤2，将步骤I得到的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起灭菌，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属 Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，在 25_35°C、转速为 120_140rpm条件下振荡培养3-5d，用蒸馏水清洗数次，得到固定化微生物的聚氨酯泡沫。
[0007]本发明的特点还在于，
[0008]步骤I中聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，二苯基甲烷二异氛酸醋MDI，礙碎后的石墨租粉末之间的体积比是100:2:2:2: I: 100:1。
[0009]步骤2中溶菌肉汤LB培养基的配制方法为:采用蒸馏水将蛋白胨10g，酵母膏5g，无机盐1g溶解，然后定容至1000mL。
[0010]步骤2中灭困是在115_125 C下灭困20_30min。
[0011]步骤2中微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strainT-8取自分离自偶氮染料长期驯化后的脱水活性污泥中。
[0012]本发明的有益效果是，本发明处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，制备得到的固定化微生物的聚氨酯泡沫，与同类型产品相比，具有大孔网状结构，比表面积高，并带有羟基等基团，可有效固定微生物，其机械强度远高于海藻酸钙小球，并且抗生物降解，另外接种的微生物是经过长期驯化后分离出的具有高效脱色降解偶氮染料能力的微生物，所得产品脱色偶氮染料效果大幅度提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为聚氨酯泡沫固定化微生物对偶氮染料脱色前后的对比图；
[0014]图2为聚氨酯泡沫固定化微生物对5种偶氮染料的脱色对比图；
[0015]图3是16S rRNA序列分析构建了系统发育树；
[0016]图4聚氨酯泡沫固定化微生物的扫描电镜图；其中，a.固定化之前，b.固定化之后，c.固定化聚氨酯泡沫脱色之后。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0018]本发明处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，具体步骤如下:
[0019]步骤1，将聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，碾碎后的石墨毡粉末一起超声分散5-10秒后搅拌混合均匀(聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，碾碎后的石墨毡粉末之间的体积比是100:2:2:2:1:100:1)，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，搅拌3-5秒至发白，迅速转移进行自然发泡24h，得到聚氨酯泡沫，将制作好的聚氨酯泡沫切成边长相同的长方体小块；
[0020]步骤2，将步骤I得到的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起115?125 °C下灭菌20?30min，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，在25-35°C、转速为120-140rpm条件下振荡培养3_5d，用蒸馏水清洗数次，得到固定化微生物的聚氨酯泡沫。
[0021]溶菌肉汤LB培养基的配制方法为:采用蒸馏水将蛋白胨10g，酵母膏5g，无机盐1g溶解，然后定容至1000mL。
[0022]步骤2中微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strainT-8取自分离自偶氮染料长期驯化后的脱水活性污泥中。驯化步骤:取自污水厂的脱水活性污泥过筛后，与混合染料(包括甲基橙、甲基红、金橙1、橙黄G、肼黄、茜黄素R钠盐，各浓度为30mg/L)废水共培育，放入容积为1000ml的模拟Winogradsky柱中，待脱色完毕后，将上清液倒出加入新的同浓度混合染料废水，继续驯化，如此驯化多个循环。然后将污泥取出与灭菌生理盐水按体积比为1:9的比例混合、振荡、静置。取上清液稀释100倍后涂布添加同浓度混合染料的牛肉膏蛋白胨平板，将平板上生长的细菌分离接种至染料废水中，取脱色效果最优的菌种进行下一步实验。
[0023]处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物高效脱色降解偶氮染料的机理是:首先聚氨酯泡沫具有空隙多，表面积大，吸附能力强等特性，能吸附较多的微生物，其次细菌表面(酶)上的活性氨基和聚氨酯泡沫的自由异氰酸基反应时其牢固的结合于聚氨酯泡沫表面，同时微生物之间的相互吸附聚集，使得被固定化的微生物数量大大增加。所以本发明可维持较大密度的细胞量，保持高效的菌活，具有较强的耐冲击能力。
[0024]利用本发明制备的聚氨酯泡沫固定化微生物处理金橙I偶氮染料废水:
[0025]将所得聚氨酯泡沫固定化微生物室温干燥，然后加入直径5cm，高10cm的有机玻璃柱中至柱填满，再加入50mg/l金橙I偶氮染料废水至聚氨酯泡沫固定化微生物全部浸没，然后将有机玻璃柱水平放置，观察脱色情况，测定其脱色率。当脱色接近完全后，将液体倒出，加入新的偶氮染料废水进行第二次脱色实验。结论是:第一周期脱色率为96%，第二周期的脱色率为96.2%，说明所得固定化微生物对金橙I具有良好的脱色效果，并且能在较长时间内保持高效脱色活性。
[0026]图1为聚氨酯泡沫固定化微生物对偶氮染料脱色前后的对比图。实线为脱色前的波长扫描图，虚线为脱色后的波长扫描图。由图1可知，经过固定化微生物的处理，偶氮染料在最大吸收处的峰值发生明显的降低，说明固定化微生物具有较好的脱色效果。
[0027]图2为聚氨酯泡沫固定化微生物对5种偶氮染料的脱色对比图。由图2可知，固定化微生物对甲基橙、金橙I以及肼黄有较好的脱色效果，脱色率分别达到97.5%,95.1%,87.8%。对橙黄G、茜黄素R钠盐有一定的脱色作用，脱色率能达到50%。
[0028]图3是16S rRNA序列分析构建了系统发育树，图3中展示了分离的菌株与从GenBank数据库中获得的相关菌株的系统发育关系。本发明所用的菌种是经过驯化分离培养后的具有高效脱色偶氮染料的菌株，通过序列分析发现其基因序列与Stenotrophomonasmaltophilia strain高度同源，从而确定了本发明所用菌种的类别以及特性，为固定化微生物的优化提供了参考。
[0029]图4是聚氨酯泡沫表面的扫描电镜图。a为固定化之前聚氨酯泡沫的扫描图，b为聚氨酯泡沫固定化微生物后的扫描图，c为聚氨酯泡沫固定化微生物脱色偶氮染料后的扫描图。如图所示，a的表面光滑，没有附载，经过固定化微生物后，其表面发生了明显的变化，说明有大量的微生物附载与聚氨酯泡沫表面如图b，由图c可知经过脱色后聚氨酯泡沫表面的微生物有所减少，但仍具有较大数量存在。说明聚氨酯泡沫固定化微生物具有较好的可重复性。
[0030]实施例1
[0031]步骤1，将聚醋多元醇40ml，三乙醇胺0.8ml，水0.8ml，甲基娃油0.8ml，二月桂酸二丁基锡0.3ml，碾碎后的石墨毡粉末3片(3X3cm) —起超声分散5秒后搅拌混合均匀，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI50ml，搅拌5秒至发白，迅速转移进行自然发泡24h，得到聚氨酯泡沫，将制作好的聚氨酯泡沫切成边长相同的长方体小块；
[0032]步骤2，将步骤I得到的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起115 °C下灭菌30min，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，在25°C、转速为 120rpm条件下振荡培养3d，用蒸馏水清洗数次，得到固定化微生物的聚氨酯泡沫。
[0033]实施例2
[0034]步骤1，将聚醋多元醇40ml，三乙醇胺0.8ml，水0.8ml，甲基娃油0.8ml，二月桂酸二丁基锡0.3ml，碾碎后的石墨毡粉末3片(3X3cm) —起超声分散8秒后搅拌混合均匀，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI50ml，搅拌4秒至发白，迅速转移进行自然发泡24h，得到聚氨酯泡沫，将制作好的聚氨酯泡沫切成边长相同的长方体小块；
[0035]步骤2，将步骤I得到的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起120 °C下灭菌25min，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，在30°C、转速为 130rpm条件下振荡培养4d，用蒸馏水清洗数次，得到固定化微生物的聚氨酯泡沫。
[0036]实施例3
[0037]步骤1，将聚醋多元醇40ml，三乙醇胺0.8ml，水0.8ml，甲基娃油0.8ml，二月桂酸二丁基锡0.3ml，碾碎后的石墨毡粉末3片(3 X 3cm) —起超声分散10秒后搅拌混合均匀，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI50ml，搅拌3秒至发白，迅速转移进行自然发泡24h，得到聚氨酯泡沫，将制作好的聚氨酯泡沫切成边长相同的长方体小块；
[0038]步骤2，将步骤I得到的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起125 °C下灭菌20min，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，在35°C、转速为 140rpm条件下振荡培养5d，用蒸馏水清洗数次，得到固定化微生物的聚氨酯泡沫。
【权利要求】
1.处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤1，将聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，碾碎后的石墨毡粉末一起超声分散5-10秒后搅拌混合均匀，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，搅拌3-5秒至发白，迅速转移进行自然发泡24h，得到聚氨酯泡沫，将制作好的聚氨酯泡沫切成边长相同的长方体小块； 步骤2，将步骤I得到的聚氨酯泡沫用蒸馏水清洗数次后干燥，配制溶菌肉汤LB培养基，将聚氨酯泡沫放入LB培养基中一起灭菌，冷却后接种固定化的微生物嗜麦芽寡养单胞菌属 Stenotrophomonas maltophilia strain T-8，在 25_35°C、转速为 120_140rpm条件下振荡培养3-5d，用蒸馏水清洗数次，得到固定化微生物的聚氨酯泡沫。
2.根据权利要求1所述的处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，其特征在于，步骤I中聚酯多元醇，三乙醇胺，水，甲基硅油，二月桂酸二丁基锡，二苯基甲烧一■异氛酸醋MDI，礙碎后的石墨租粉末之间的体积比为100:2:2:2: I: 100:1。
3.根据权利要求1所述的处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，其特征在于，步骤2中溶菌肉汤LB培养基的配制方法为:采用蒸馏水将蛋白胨10g，酵母膏5g，无机盐1g溶解，然后定容至lOOOmL。
4.根据权利要求1所述的处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，其特征在于，步骤2中灭菌是在115-125°C下灭菌20-30min。
5.根据权利要求1所述的处理偶氮染料污水的聚氨酯泡沫固定化微生物的制备方法，其特征在于，步骤2中微生物嗜麦芽寡养单胞菌属Stenotrophomonas maltophilia strainT-8取自分离自偶氮染料长期驯化后的脱水活性污泥中。
【文档编号】C08G18/42GK104498469SQ201410751556
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】朱超, 马宏瑞, 花莉, 解井坤 申请人:陕西科技大学