微生物固定法—海藻酸钠包埋法简介

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教育海藻酸钠包埋法 |
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疑难问题:浙科版教材中没有海藻酸钠包埋法内容,但2015年高考试题中出现了这种方法的内容。人教版要相应的内容,需要适当拓展相关内容。
固定化微生物技术起始于1959年,由Hattori等人首次实现了大肠杆菌的固定化,此后发展迅速。
该技术最初主要用于工业发酵,20世纪70年代以后,由于水污染严重,迫切需要一种高效、快速,能连续处理的废水处理技术,从而微生物固定化技术才在污水处理中得到广泛应用。
固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能,在适宜条件下还可以增殖以满足应用之需的生物技术。
在生物反应器中所使用的微生物菌体往往被称之为生物催化剂。由于在传统的废水生物处理工艺中,微生物通常是在水中以悬浮态生长的,因而易于从反应器中流失,又由于其与水的密度差小,因此从流出的水中回收微生物进行重复利用将变得较为困难或复杂。为此,采用固定化技术,将微生物通过一定的技术手段是微生物固着生长,有利于提高生物反应器内微生物的数量,利于反应后的固液分离,利于去除氮,取出高浓度有机物或难以生物降解物质,提高系统的处理能力和适应性,是一项高效低耗,运行管理简单的废水生物处理技术。
固定化载体为微生物创造了更不易解体的生存环境,所以一个理想的固定化载体的选择也很重要。适合于废水处理的固定化载体应具有以下性能:对微生物无毒,生物滞留量高,不干扰生物分子的功能;传质性能好;具有足够的机械、物理和化学稳定性,不易被生物降解;机械强度高,使用寿命长;固定化操作简单;对其它生物的吸附小;价格低廉。
载体分类目前常用的载体可分为无机载体、有机高分子载体和复合载体3大类型。
无机载体如多孔玻璃、硅藻土、活性炭、石英砂等。有机载体还可分为两类:一类是高分子凝胶载体,如琼脂、角叉莱胶和海藻酸钙等;另一类有机合成高分子凝胶载体,如聚丙烯酰胺凝胶、聚乙烯醇凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。复合载体是由无机载体和有机载体材料结合而成,使两类材料的性能互补,从而显示复合载体材料的优越性。
目前,国内外学者对可用做包埋载体的有机物的研究较为广泛,相关报道很多,但主要有聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯酞胺、聚乙烯醇缩丁醛等几类。
海藻酸钠固定法:
海藻酸盐是棕色藻类的胞内产物,海藻酸盐是一种聚合物。同时,海藻酸钠易与蛋白质、明胶等多种物质共溶,并可与细胞混合形成均匀的悬浮液,使凝胶具有微生物分布的均匀性。
除此之外,海藻酸钠还具有价格低廉、水溶液粘度很大、不易被大多数微生物降解等良好特性。由于组成海藻酸盐单体的结构中含有羧基和羟基能与金属离子发生螯合作用,因此海藻酸盐在包埋微生物的同时更可增加其吸附容量。
海藻酸钠的性质: