提高含酚废水去除性能的微生物秸秆复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种制备可提高含酚废水去除性能的微生物

【技术实现步骤摘要】
提高含酚废水去除性能的微生物秸秆复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及生物材料
，具体涉及一种新型的可提高含酚废水去除性能的微生物
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秸秆复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]苯酚是一种重要的工业材料，但其高生物毒性对全世界造成了严重的环境和健康威胁。由于苯酚在炼油、焦化和造纸领域的广泛应用，以及其优异的水溶性，会严重污染环境，必须寻找一种处理含酚废水和土壤污染的解决方案。
[0003]目前，含酚废水的处理主要有物理吸附、生物降解、化学催化和溶剂萃取。由于生物降解具有完全降解、无二次污染的优点，被广泛认为是一种实用、经济和有前途的方法。各种具有降解苯酚能力的微生物备受青睐，如假单胞菌、不动杆菌、酵母菌，以及微生物种类繁多的活性污泥。一般来说，随着有害污染物浓度的增加，天然微生物的降解能力下降。除了高浓度的苯酚外，废水中不可避免的因素如不利的pH值、温度和金属离子会毒害微生物的生长，对苯酚的去除有显著影响。因此，寻找快速有效地去除高浓度苯酚的方法是非常必要的，该方法还可以在苛刻的酸碱度或温度条件下保持或提高细菌的存活和降解效率。
[0004]固定化能够保护微生物或细胞免受高水平污染，是促进降解的替代策略。许多载体已经被研究用于固定化，包括无机材料、聚合物、生物炭、天然生物质等。生物质及其衍生物作为微生物的固定化载体，由于其无毒、优异的机械强度、结构稳定性和渗透性，允许底物和代谢物的渗透和扩散，已被广泛研究。
[0005]秸秆是一种具有代表性的生物质材料，具有微孔结构和大比表面积。其表面分布的大量羟基、羧基等活性基团，可以实现秸秆材料的化学改性，引入新的官能团，提高其反应活性。到目前为止，具有阳离子基团的改性秸秆，通过静电相互作用可以更高效地固定化微生物，尚未见报道。
[0006]本专利技术制备了一种微生物
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秸秆复合材料，用于苯酚的生物修复，该复合材料通过带有阴离子的恶臭假单胞菌与胺基接枝的阳离子秸秆之间的静电相互作用固定在阳离子秸秆上。这是首次将阳离子秸秆用于固定化细菌降解苯酚。与游离菌相比，固定化菌能有效缩短降解时间，提高降解率，提高苯酚的降解浓度。此外，在一些恶劣的环境下，尤其是低pH下，固定化细菌可以更有效地降解苯酚。此外，具有不同能力的微生物可用于降解各种污染。值得注意的是，利用改性生物质材料固定化微生物是一种有效、绿色、有前途的污水处理方法，提供了社会效益、经济效益和环境效益的统一。

技术实现思路

[0007]将玉米秸秆与环氧氯丙烷、 N,N
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二甲基甲酰胺在圆底烧瓶中进行反应，之后加入乙二胺和三乙胺进行接枝反应 ，混合物反应合成温度控制在85 ℃ ，冷却至室温后过滤，无水乙醇清洗三次后用蒸馏水洗涤至滤液澄清呈中性，烘干至恒重，得到胺化改性秸秆。在超净工作台中将恶臭假单胞菌21906菌种接入以苯酚为唯一碳源与能源的MSM液体培养基
中进行培养。将发酵液离心，弃上清，用无菌水洗涤再次离心，重复上述操作3次，再使用无菌水重悬21906菌，菌悬液制备完毕。在超净工作台中，按照料液比1：100（m/V）的比例将菌悬液和胺化改性玉米秸秆置于锥形瓶中，30 ℃下120 rpm固定化6h，得到微生物
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秸秆复合材料。
[0008]本专利技术通过对原材料玉米秸秆进行胺化改性，经过改性后的玉米秸秆，其带正电荷量明显优于未经胺化处理的玉米秸秆，表明胺化反应成功接枝了阳离子基团。由于静电引力的作用，胺化玉米秸秆可以作为阴离子吸附剂吸附带负电荷物质。在本专利技术中，胺化玉米秸秆会与表面带负电荷的细菌结合牢固，作为细菌固定化的载体，对细菌起支持保护作用。与游离菌相比，固定化菌能有效缩短降解时间，提高降解率，提高苯酚的降解浓度。此外，在一些恶劣的环境下，尤其是低pH下，固定化细菌可以更有效地降解苯酚。
[0009]具体实施案例实施案例1将4 g玉米秸秆与20 ml 环氧氯丙烷、20 ml N,N
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二甲基甲酰胺在250 ml 圆底烧瓶中85 ℃ 反应60 min ，之后加入4 ml 乙二胺改性剂，85 ℃ 反应60 min ，然后加入20 ml 99 % 的三乙胺进行接枝反应60 min ，混合物反应合成温度控制在85 ℃ 。冷却至室温后过滤，无水乙醇清洗三次后用蒸馏水洗涤至滤液澄清呈中性，80 ℃干燥至恒重，得到胺化改性玉米秸秆。胺化改性秸秆经过115℃，20min的高温高压灭菌后冷却至室温。按照料液比1：100（m/V）的比例将恶臭假单胞菌21906菌悬液和胺化改性玉米秸秆置于250 ml 锥形瓶中，30 ℃下120 rpm 固定化6 h，得到固定化微生物
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秸秆复合材料。
[0010]实施案例2实施例2与实施例 1 的不同仅在于秸秆的不同。实施例2所用秸秆为水稻秸秆。
[0011]实施案例3实施例3与实施例 1 的不同仅在于秸秆的不同。实施例3所用秸秆为大豆秸秆。
[0012]实施案例4实施例4与实施例 1 的不同仅在于微生物的不同。实施例4所用微生物为铜绿假单胞菌PAO1。
[0013]实施案例5实施例5与实施例 1 的不同仅在于固定化条件的不同。实施例5所用的固定化条件为35℃下100rpm固定化8h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将微生物固定在胺化阳离子秸秆上的微生物
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秸秆复合材料的制备方法，具体步骤如下：对秸秆进行胺化改性；将细菌菌悬液与胺化改性秸秆在一定的料液比下混合、固定，得到微生物
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秸秆复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭，姜思宇，张加凡，巩树鑫，梁静，张洁婧，张建峰，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：