专利名称：一种醌类化合物修饰的生物载体及其在加速微生物反硝化过程中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种醌类化合物修饰的生物载体及其在加速微生物反硝化过程中的应用。
背景技术：
随着工农业生产的迅速发展和人口的不断增长，未经处理或未经适当处理的含氮 废水的大量排放，使水环境质量严重恶化，对人体健康以及动、植物的生存产生严重的危 害。氮是引起水体富营养化的主要因素，大量含有氮营养盐的污水直接排入受纳水体后，会 导致藻类和其它水生植物的异常增长，消耗水中的溶解氧，造成水体质量恶化和水生态环 境结构破坏；水体中氨污染物可在微生物的作用下继续氧化成硝酸盐氮，硝酸盐本身对人 体并无危害，但可能在人体中被还原为亚硝酸胺，而亚硝酸胺己被确认为致癌、致畸、致突 变的物质，对人体健康有严重的潜在威胁。与此同时，近20 30年间，我国对于氮的排放标 准越来越严格，氮的考核内容也由单一的氨氮指标发展到总氮的考核指标，开发新型的废 水脱氮技术已经成为水处理领域研究和应用的热点。氨氮是国家实现水污染控制总量控制 的污染物，水体中氨氮含量过高会引起水质富营养化，导致水体中某些藻类过度繁殖，其 它生物生长受到影响，从而破坏了水生生态系统，导致水质恶化并影响到其使用功能。采取 何种高效低耗脱氮技术已成为当前水处理领域的研究热点与难点问题。但迄今为止，尚没 有成功的高效低耗技术和工艺能解决此问题。目前脱氮方法主要有物理化学法和生物法。 物理化学法包括折点加氯法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、液膜法和高级氧化脱氮法 等，这些方法存在污染物转移而没有彻底去除或成本过高的缺点。生物脱氮技术具有工艺 简单，成本低廉，较易推广等特点，但传统生物脱氮工艺及其改进工艺存在着水力停留时间 长，基建运行费用高等问题。为了解决上述问题，近年有关生物脱氮方面的突破性理论有 短程硝化反硝化，厌氧氨氧化、同步硝化反硝化工艺、同步脱硫反硝化和电极生物膜反硝 化。但现行的大多生物脱氮处理技术仍存在着两个瓶颈问题(1)工艺、设备的投资及运行 费用相对较高；(2)生物脱氮效率低。因此，寻求高效、低耗生物脱氮新型工艺技术已成为 目前水污染控制工程及环境水化学、水环境微生物学研究的重点和焦点。最近20多年，许多研究发现氧化还原介体具有催化强化偶氮染料、硝基芳香胺、 聚卤代化合物、高氯酸盐、砷等污染物厌氧生物转化作用，为污染物高效生物脱氮提供了新 的研究思路，但目前没有关于醌类化合物修饰的生物载体加速这些污染物厌氧生物降解的 研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种醌类化合物修饰生物载体及其在加速微 生物反硝化过程中的应用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案一、 技术方案1
本发明所述醌类化合物修饰的生物载体是以醌类化合物对其载体进行修饰反应制得 的，其制备方法如下
所述修饰反应是在亚甲基双萘磺酸钠的水溶液中进行的，所述载体、醌类化合物、亚甲 基双萘磺酸钠和水的重量份数比为20 30: 10^20: 0.5 5 :500 1000 ；调pH为5 9，温度 60^120 °C，搅拌条件下反应;TlO小时。所述载体为涤纶布、化纤填料或醛化丝。所述醌类化合物为分散翠蓝S-GL、分散红3B、分散紫HFRL、分散蓝2BLN、颜料黄 147C. I. 60645、颜料红 177C. I. 65300 或颜料蓝 60 C. I. 69800。二、技术方案2:
本发明所述的醌类化合物修饰的生物载体在加速微生物反硝化过程中的应用。本发明的有益效果是本发明所述的醌类化合物修饰的生物载体具有与微生物相 容性好、修饰工艺简单、生产成本低的优点，适用于多种醌类化合物对多种生物载体的修 饰，并能够强化和调控微生物反硝化过程。修饰的醌类化合物生物载体，除具有生物载体原 基本特征外，还具有加速微生物反硝化过程的催化特征。
图1是分散翠兰S-GL修饰的生物载体的外观图2是分散翠兰S-GL修饰的生物载体对硝酸盐的微生物降解加速效果图； 图3是分散翠兰S-GL修饰的生物载体循环使用加速效果图。
具体实施例方式实施例1-实施例21的组分及其配比见附表1 ； 实施例1-实施例21的反应条件及加速倍数见附表2。一、实施例1的具体步骤及其产物的用途试验 1、实施例1的具体步骤如下
将0. 5 g的亚甲基双萘磺酸钠加入到500 mL的水中形成亚甲基双萘磺酸钠的水溶液， 然后将10 g的分散翠兰S-GL及20 g的涤纶布加入到上述水溶液中，以醋酸调pH=5，120°C 修饰10小时，并不断搅拌，修饰完毕后的涤纶布用自来水清洗3飞次，晾干后备用，如附图 1所示。2、本实施例1的醌类化合物修饰的生物载体在加速微生物反硝化过程中的应用 试验
取本实施例1所制得的醌类化合物修饰的生物载体2g，悬浮于50mL含对数生长期反硝 化微生物的浓度为500mg/L硝酸盐废水中，进行生物降解。结果如附图2所示，在图2中，·分散翠兰S-GL修饰涤纶布； 空白涤纶布。 醌类化合物修饰的生物载体可加速微生物对硝酸盐的降解速度，在12h时投加醌类化合物 修饰的生物载体的降解率达到96. 66%，而投加空白涤纶布的降解率为49. 5%，降解率增加2倍。3、本实施例1的醌类化合物修饰的生物载体的循环使用说明为考察本发明在实际中应用的前景，需要进行醌类化合物修饰的生物载体的循环使用 研究，如附图3所示，在图3中，■第一次循环；第二次循环；X:第三次循环；+ :空 白涤纶布。本发明的醌类化合物修饰的生物载体使用3次后，加速作用降低较小，说明本发 明具有一定的应用基础。二、实施例2的具体步骤及其产物的用途试验 1、实施例2的具体步骤与实施例1相同。2、本实施例2的醌类化合物修饰的生物载体在加速微生物反硝化过程中的应用 试验
取本实施例2所制得的醌类化合物的修饰生物载体2g，悬浮于50mL含对数生长期反硝 化微生物的浓度为500mg/L硝酸盐废水中，进行生物降解。醌类化合物修饰生物载体可加 速硝酸盐的降解速度，增加1. 5倍。三、实施例3的具体步骤及其产物的用途试验 1、实施例3的具体步骤与实施例1相同。2、本实施例3的醌类化合物修饰的生物载体在加速微生物反硝化过程中的应用 试验
取本实施例3所制得的醌类化合物修饰的生物载体2g，悬浮于50mL含对数生长期反硝 化微生物的浓度为500mg/L硝酸盐废水中，进行生物降解。醌类化合物修饰生物载体可加 速硝酸盐的降解速度，增加1. 3倍。四、实施例4-实施例21的具体步骤及其产物的用途试验
实施例4-实施例21的具体步骤及其产物的用途试验与实施例1相同。它们的降解效 果见附表2。
附表1 实施例1-实施例21的组分及其配比表
权利要求
1.一种醌类化合物修饰的生物载体，其特征在于所述醌类化合物修饰生的物载体是以 醌类化合物对其载体进行修饰反应制得的，其制备方法如下所述修饰反应是在亚甲基双萘磺酸钠的水溶液中进行的，所述载体、醌类化合物、亚甲 基双萘磺酸钠和水的重量份数比为20-30: 10-20: 0.5-5 :500-1000 ；调PH为5-9，温度 60-120 °C，搅拌条件下反应3-10小时。
2.根据权利要求1所述的一种醌类化合物修饰的生物载体，其特征在于所述载体为涤 纶布、化纤填料或醛化丝。
3.根据权利要求2所述的一种醌类化合物修饰的生物载体，其特征在于所述醌类化 合物为分散翠蓝S-GL、分散红:3B、分散紫HFRL、分散蓝2BLN、颜料黄147C. I. 60645、颜料红 177C. I. 65300 或颜料蓝 60 C. I. 69800。
4.根据权利要求1所述的醌类化合物修饰的生物载体在加速微生物反硝化过程中的 应用。
全文摘要
本发明涉及一种醌类化合物修饰的生物载体及其在加速微生物反硝化过程中的应用。所述醌类化合物修饰的生物载体是以醌类化合物对其载体进行修饰反应制得的，其制备方法如下所述修饰反应是在亚甲基双萘磺酸钠的水溶液中进行的，所述载体、醌类化合物、亚甲基双萘磺酸钠和水的重量份数比为20~30:10~20:0.5~5500~1000；调pH为5~9，温度60~120℃，搅拌条件下反应3~10小时。本发明还包括所述醌类化合物修饰的生物载体在加速微生物反硝化过程中的应用。本发明的优点是所述的醌类化合物修饰的生物载体与微生物相容性好、修饰工艺简单、生产成本低，适用于多种醌类化合物对多种生物载体的修饰，并能够强化和调控微生物反硝化过程。
文档编号C02F3/28GK102060380SQ201010565319
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者刘春 , 岳琳, 康丽, 廉静, 张金锋, 李再兴, 杨景亮, 郭建博 申请人:河北科技大学