复合型生物絮凝剂的生产性实验及絮凝形态研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjm2190
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随着工业的发展和人们生活水平的提高,对水处理的质量要求越来越高.絮凝过程是应用最普遍的关键环节之一,但水处理过程中使用较为广泛的是一些无机絮凝剂和聚丙烯酰胺类高分子絮凝剂,这些絮凝剂会带来二次污染,甚至会给人体的健康带来危害;生物絮凝剂作为一种安全无毒、絮凝活性高、无二次污染的新型絮凝剂,对人类健康和环境保护有很重要现实意义。  本课题立足于利用廉价的秸秆类纤维素生物质作为制备生物絮凝剂的二段式发酵方法,针对其产业化特点,对产絮微生物作进一步的选育和复壮,同时进行扩大培养,确定其适合中试生产适合的工艺流程和最佳发酵参数。  运用微生物生理生态学原理,构建出复合型产絮菌群。在第一段发酵工艺中,秸秆类纤维素经过物理和化学法预处理后,利用自行筛选的好氧呼吸型高效纤维素降解菌HIT-3,实现了高效糖化过程,发酵时间3d。一段发酵后的纤维素发酵液作为后续复合型产絮菌的营养物质进入到第二段发酵工艺中制备CBF。利用复合型产絮菌F2-F6制备CBF,进行第二段发酵工艺时,发酵条件为:在秸秆纤维素发酵液中接种产絮菌之前必须对发酵液进行高压灭菌;通过补加少量酵母膏的方法调整C/N比至10/1左右,补加量为0.2g/L;发酵时间为36h;发酵温度30℃;摇床转速140rpm。  CBF的絮凝活性物质主要分布在上清液中,CBF具有良好的热稳定性。CBF的主要成分是聚糖类,微量的蛋白是用以维持糖链空间构象的。CBF的糖分子中既有氨基(或酰氨基),也有羧基和羟基,是一种两性大分子物质。通过对CBF的成分进行分析结合其絮凝特性,CBF的主要絮凝机理为“吸附架桥”,同时辅以网捕作用、电性中和作用及键合作用。  对生物絮凝剂的絮凝形态进行了系统分析。通过对各种絮凝条件下形成的絮体的显微镜观察,发现Ca2+在CBF的絮凝过程中发挥着不可忽略的作用。一定浓度的Ca2+能降低颗粒的表面电荷,促进絮凝剂分子与颗粒之间的键合。Ca2+发挥作用的另一种方式是在絮凝过程中Ca2+与SiO2颗粒发生晶格置换,使得化合物晶体结构的有序性转好,有利于絮凝沉淀;正确的投加方式才能产生良好的絮凝效果,投加方式的改变影响了悬浊液体系的pH值,从而影响了其中各种物质的表面电荷,限制了CBF作用的发挥。
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