RL-2生物絮凝劑的研制及絮凝機理研究.pdf

1、目前，國內(nèi)外在微生物絮凝劑的作用規(guī)律及絮凝機理等方面的研究還不夠詳細、系統(tǒng)，只提出了一些假說，如粘質假說、酯合學說、菌體外纖維素纖絲學說、架橋學說等。由于產(chǎn)絮凝劑的微生物種類繁多，絮凝劑的組成、結構復雜，對于同一應用體系，不同的微生物絮凝劑有不同的作用機制。本文對高效絮凝劑絮凝性能、絮凝作用規(guī)律、絮凝機理以及實際應用等方面進行了重點研究，其主要工作如下： （1）本研究從活性污泥及土壤中篩選得到4株(RL-2，NH-4，RT-4及

2、NL-3)具有較高絮凝活性(絮凝率>90％)的微生物。進一步優(yōu)化篩選得出RL-2菌株產(chǎn)生的絮凝劑性能最為優(yōu)異，根據(jù)其個體形態(tài)特征、菌落特征及生理生化實驗，初步鑒定為短芽孢桿菌（Bacillus brevis）。在菌體培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，絮凝活性與菌生長量呈正相關；且絮凝劑主要分布在發(fā)酵液中，僅有少量附著在細胞表面，說明絮凝劑是由RL-2菌在細胞內(nèi)合成并分泌到胞外的胞外絮凝劑。 （2）RL-2產(chǎn)生的絮凝劑絮凝性能優(yōu)異，具有實際應用價值

3、。為了最大限度的提高絮凝活性，對RL-2產(chǎn)絮凝劑的培養(yǎng)進行了條件優(yōu)化試驗研究，得到了最佳培養(yǎng)基配方為：以葡萄糖為碳源，酵母膏+（NH4）2SO4為氮源，在初始pH值7.0，培養(yǎng)溫度30℃，通氣量120～150r/min，培養(yǎng)3d后，經(jīng)乙醇及氯化十六烷基吡啶銨沉淀，可獲得胞外生物絮凝劑產(chǎn)品，其產(chǎn)率高達5.1320g/L。本研究發(fā)現(xiàn)了短芽孢桿菌能夠產(chǎn)生微生物絮凝劑，且絮凝活性高，性能穩(wěn)定。 （3）用食品加工行業(yè)的高濃度有機廢水，如味

4、精廢水、豆制品廢水、罐頭廢水、啤酒廢水、中藥廢水及乳品廢水為替代培養(yǎng)基，對RL-2菌進行培養(yǎng)，優(yōu)化篩選。結果表明，RL-2菌在不外加碳、氮源的情況下，可直接利用一定濃度的味精廢水作為養(yǎng)料產(chǎn)生胞外生物絮凝劑，從而為RL-2菌找到了一種較為廉價的替代培養(yǎng)基，大大降低了RL-2絮凝劑的生產(chǎn)成本。因此，味精廢水的利用既降低了生物絮凝劑RL-2的生產(chǎn)成本，又為該類廢水處理提供了新的方法。該菌可利用工業(yè)廢棄物生長，生長條件粗放，且所產(chǎn)絮凝劑使用范圍

5、廣，因此對其進行了深入的研究。 （4）采用化學分析、儀器分析等多種方法對微生物絮凝劑RL-2的成分及絮凝特性的分析研究表明，RL-2絮凝劑的有效成分是一種無毒的高聚物多糖。薄層色譜分析表明，該多糖是由葡萄糖、甘露糖及葡萄糖醛酸等單糖構成的雜多糖，紅外光譜分析結果表明該絮凝劑分子鏈上分布著羥基、羧基等多種極性基團，故絮凝性能優(yōu)異。絮凝特性的研究表明該絮凝劑具有熱穩(wěn)定性；能溶于酸、堿溶液中但不溶于有機溶劑中；用粘度法測得該絮凝劑的平

6、均分子量為3.64×106Da（道爾頓）。與無機及有機高分子絮凝劑對高嶺土懸液的絮凝活性相比，性能優(yōu)，用量少。 （5）絮凝劑結構分析、Zeta電位測定及氫鍵和離子鍵檢測結果表明，絮凝劑和高嶺土之間的結合力為氫鍵，絮凝過程存在架橋作用，其絮凝機理為：絮凝劑和高嶺土顆粒在絮凝劑的活性部位以氫鍵結合，然后再經(jīng)過“架橋”作用絮凝沉淀。Ca2+在絮凝過程中主要起壓縮顆粒雙電層，吸附電中和，降低動電勢的作用。該絮凝劑性能優(yōu)異的原因在于分子鏈