一种聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]固定化微生物技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的一项新的生物技术，它可以大幅度提高微生物浓度，使微生物不易流失和利用时间长、抗毒性和耐受力明显增加，且固液分离容易，二次污染少。能够有效处理有机废水、含氨废水、重金属废水以及染料废水等，有着极好的发展前景。
[0003]微生物细胞固定化的方法主要包括吸附法、载体结合法、交联法和包埋法等。其中，以包埋法最为常用。包埋法常用的载体有天然高分子多糖类物质和有机合成高分子化合物。
[0004]作为包埋载体，以海藻酸钠为代表的天然高分子多糖类物质具有固化成形方便，对微生物毒性小，固定化密度高等优点，但机械强度较低，添加稳定剂后传质性能又会下降。
[0005]有机合成高分子化合物，如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)和光化树脂等，具有抗生物分解、机械强度高等优点，但是聚合物网络的形成条件比较剧烈，对微生物细胞的损害较大。
[0006]PVA作为一种新型的微生物固定化技术的载体，具有化学稳定性好、抗生物分解能力高、机械强度高、无生物毒性且价格优廉等优点，成为了国内外研究的热点。
【发明内容】
[0007]为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球的制备方法。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球。
[0009]本发明的再一目的在于提供上述聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球在污水处理中的应用。
[0010]本发明目的通过以下技术方案实现:
[0011]—种聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球的制备方法，包括以下制备步骤:
[0012](1)将聚乙烯醇和海藻酸钠加入水中，搅拌混合溶解均匀，形成聚乙烯醇和海藻酸钠的混合凝胶液；
[0013](2)室温条件下将微生物的浓缩菌悬液和步骤(1)所得混合凝胶液混合，得到混合菌液；
[0014](3)取硼酸和氯化钙溶于水中，制备含有氯化钙的饱和硼酸溶液，即为交联剂溶液；
[0015](4)将步骤(2)中所述的混合菌液在搅拌条件下滴加至步骤(3)所述的交联剂溶液中进行滴制，待滴制完成后，在0?10°C温度下静置使其充分交联，得到固定化微生物凝胶小球；
[0016](5)将步骤(4)制得的固定化微生物凝胶小球取出，用蒸馏水洗涤后，于0?10°C温度下保存待用。
[0017]优选地，步骤(1)中所述的混合凝胶液中聚乙烯醇的质量百分含量为6%?10%，海藻酸钠的质量百分含量为0.25%?0.5%。
[0018]优选地，所述的聚乙烯醇是指聚合度为1700?1800的聚乙烯醇。
[0019]优选地，步骤(1)中所述的搅拌混合溶解均匀的具体过程为:水浴加热至90°C，并不断用玻璃棒搅拌至完全溶解(无可见微小颗粒)，并保温达5h。
[0020]优选地，步骤(2)中所述混合凝胶液与浓缩菌悬液的质量比为2:1，即包菌量为1:2。
[0021]优选地，所述微生物的浓缩菌悬液是指将活性污泥泥水混合物离心分离得到湿菌体。
[0022]优选地，步骤(3)中所述交联剂溶液中氯化钙的质量百分含量为2%，饱和硼酸溶液中硼酸的量随室温变化而定。
[0023]优选地，步骤(4)中所述的滴制是指用规格为10mL无菌注射器将混合菌液在20cm高度处滴加至交联剂溶液中。所述的滴制在室温条件下进行。
[0024]优选地，步骤(4)中所述交联的温度及步骤(5)中所述保存的温度为4°C。
[0025]一种聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球，通过以上方法制备得到，
[0026]优选地，所述聚乙稀醇固定化微生物凝胶小球的直径为3?4mm。
[0027]上述聚乙烯醇固定化微生物凝胶小球在污水处理中的应用。
[0028]本发明的制备原理为:通过在PVA溶液中添加助型剂，如海藻酸钠，以提高成球效率；用含有一定量氯化钙的饱和硼酸溶液作为交联剂，钙离子与海藻酸钠形成的海藻酸钙能够有效增强PVA载体的机械性能，改善载体表面性质，进一步优化载体结构，有利于微生物的生长繁殖，增强底物和产物在载体中的传递。
[0029]本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果:
[0030](1)本发明的操作过程简单且包埋剂与交联剂无生物毒性，不会对微生物的生物活性造成影响；
[0031](2)本发明制得的微生物凝胶小球的机械性能明显提高，传质性能较好；
[0032](3)本发明方法制得的固定化微生物凝胶小球的生物活性持续时间较长。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0034]实施例1
[0035](1)分别称取聚合度为1700?1800的聚乙烯醇(PVA)6g，海藻酸钠(SA)0.25g加入100mL蒸馏水中混合，水浴加热至90°C，并不断用玻璃棒搅拌值完全溶解(无可见微小颗粒)，并保温达5h，形成PVA和SA的混合凝胶液，最终PVA和SA所占百分比为6 %和0.25%；
[0036](2)待PVA和SA混合凝胶液冷却至室温，将活性污泥泥水混合物离心分离得到湿菌体，按照包菌量1:2的比例将浓缩菌悬液与步骤(1)中制得的混合凝胶液混合，得到混合菌液；
[0037](3)称取6g硼酸(室温25°C)和2g氯化钙溶于100mL蒸馏水中，制备得到交联剂溶液；
[0038](4)用规格为10mL的注射器将步骤(2)中的混合菌液在距离桌面20cm高度处滴入步骤(3)中制得的交联剂溶液中，并不断缓慢搅拌，待滴制完成后，放入4°C冰箱内达24h，使其充分交联；
[0039](5)将步骤(4)中制得的固定化微生物凝胶小球取出，用蒸馏水反复冲洗3?4次，得到直径约为3?4mm的灰色凝胶小球，即为固定化微生物凝胶小球，放入4°C冰箱中保存待用。
[0040]实施例2
[0041](1)分别称取聚合度为1700?1800的聚乙烯醇(PVA)8g，海藻酸钠(SA)0.25g加入100mL蒸馏水中混合，水浴加热至90°C，并不断用玻璃棒搅拌值完全溶解(无可见微小颗粒)，并保温达5h，形成PVA和SA的混合凝胶液，最终PVA和SA所占百分比为8 %和0.25%；
[0042](2)待PVA和SA混合凝胶液冷却至室温，将活性污泥泥水