複合型絮凝劑的製備方法
2023-07-21 18:40:31 2
專利名稱：複合型絮凝劑的製備方法
技術領域：
本發明屬於絮凝劑技術領域，特別涉及微生物絮凝劑與無機絮凝劑復配生產複合
型絮凝劑的製備方法。
背景技術：
1.絮凝技術發展現狀及存在問題絮凝技術被廣泛應用在給水、廢水絮凝淨化、 發酵工業、固液分離等方面，絮凝效果取決於選取的絮凝劑的種類。目前，用於水處理行業 的絮凝劑主要有兩大類以鋁系、鐵系及其聚合物為代表的無機絮凝劑和以PAM及其衍生 物為代表的有機高分子絮凝劑。它們憑藉其在使用過程中絮凝效果好且成本低得到廣泛的 應用，但是它們對環境存在不安全性已引起人們足夠的重視。鋁系絮凝劑中鋁離子易引起 老年性痴呆症；鐵系絮凝劑中鐵離子對金屬有腐蝕作用，容易引起處理後水中帶有顏色，增 加汙泥處理負荷；PAM的單體有很強的神經毒性，有很強的致癌性。因此，目前眾多學者專 家開發研究新型被稱為第三代絮凝劑的微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是一類由微生物產生 的具有絮凝活性的高分子物質，具有生物分解性和環境安全性的一種新型、高效的水處理 劑，主要由蛋白質、多糖、纖維素、脂類和DNA等組成。 2.微生物絮凝劑生產開發中存在的難題其一，絮凝劑產生菌的獲得目前應用 的絮凝劑微生物分別屬於細菌、放線菌、桿菌和酵母菌等，絮凝菌不同，產生的絮凝劑的分 子結構也不同。因此，獲得能高效產生絮凝劑的菌株是微生物絮凝劑開發研究的中心。微 生物絮凝菌通常從活性汙泥、土壤、廢水中篩選得到，大多是單一菌株，這一定程度上限制 了微生物絮凝劑的推廣應用。因此，開發複合型絮凝劑代替單一菌株，可以很好解決這個矛 盾。其二，絮凝劑的生產目前，不同微生物絮凝劑生產均需要相應的培養基，培養基的組 成包括氮源、碳源、能源、生長因子、無機鹽和水等，培養基的成本高，提純時使用化學藥品 量大，利用微生物處理水，投加絮凝劑費用在1. 5 2. 0元/噸水，而無機絮凝劑如PAM處 理費用約在0. 1 0. 2元/噸水範圍內。因此，儘管微生物絮凝劑為綠色水處理劑，安全無 毒，但是不具備經濟優勢，導致微生物絮凝劑難以大規模工業化生產和使用。EM菌的發酵 採用的多糖，能夠達到很好的發酵效果。同時，培養基的溫度、初始PH值、通氣狀況、攪拌速 度、助凝劑的種類和強度等也影響著微生物絮凝劑的生產，對於發現的不同絮凝菌，對應的 條件應該是有差別的，這需要大量的實驗去考察驗證。 一般不同的水質對絮凝劑的絮凝條 件都會有一定的影響。 3.關於EM菌的組成及其絮凝特性研究現狀早在1986年，EM菌就已經引起國際 學術界的關注。EM是複合型微生物菌劑，其中主要包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌、發 酵系的絲狀菌等微生物，各自發揮著重要作用，形成共生共存的關係。EM憑藉其複合優勢， 被廣泛應用在水處理方面。EM菌既可以消耗水體中的有機物質，如N、P，同時依靠微生物產 生的天然高分子化合物，使得水體中不易降解的固體懸浮顆粒及膠體粒子等凝集、沉澱。目 前還未看到利用EM菌與無機絮凝劑復配生產複合型絮凝劑的報導。 4.複合型絮凝劑的研究現狀對微生物絮凝菌的研究大多針對單一菌株，存在菌株篩選困難、培養成本高等缺點，最主要是存在著適用性不足的缺陷。解決這個難題的最有 效的途徑就是用複合型絮凝劑代替單一菌株絮凝劑。現國內已有大量的相關研究報導發 表，大致分為兩類其一，是採用多株菌混合發酵獲得複合型絮凝劑，現在研究方向就是尋 找更高效的混合菌群。其二，就是採用複合型絮凝劑與化學絮凝劑復配，在大量減少了複合 型絮凝劑和化學絮凝劑的情況下，仍然有很高的絮凝率。EM菌也是一種複合的微生物製劑，
EM與無機絮凝劑PAC、PFS復配使用，可以明顯降低絮凝劑的總投加量以及處理後水中金屬 離子的殘餘量，關於EM菌此方面的應用，國內未見相關的研究報導。
發明內容
技術問題本發明的目的在於針對上述已有技術的缺陷，提供製備複合型絮凝劑 的方法，用該方法生產的複合型絮凝劑既可以獲得高絮凝率和少的總投加量，又可以減少 水體中殘留金屬離子的量，克服無機絮凝劑在水處理使用中的不足之處。 技術方案複合型絮凝劑的製備方法，製備步驟為製備生物絮凝劑溶液按體積 比，取3% 5% EM、2% 5%的蜂蜜、90% 95%的無菌水混合均勻，在室溫下，旋轉式搖 床速度為120r/min 180r/min的條件下發酵3d，獲得EM發酵液；用5000r/min 8000r/ min的轉速離心發酵液20min，將分離得到的液體在40°C 5(TC條件下蒸發濃縮至原體積 的1/4，冷卻到4°C ，加入2倍體積4t:無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保 留絮凝沉澱底物；再於分離後的液體部分加入等體積質量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將 液體部分倒出，保留絮凝沉澱物，重複該步驟2次，將得到絮凝沉澱物收集；然後用乙醇稀 釋沉澱物，在10 12pa的條件下真空乾燥6 8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶 於去離子水中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液；將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配 將PAC、 PFS或兩者的混合物溶於去離子水中得到無機絮凝劑，將生物絮凝劑和無機絮凝劑 按體積比3 : 10 15的比例混合；即得到複合型絮凝劑。 所述PAC溶於去離子水中得到10mg/LPAC無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無 機絮凝劑按體積比3 : IO的比例混合。 所述PFS溶於去離子水中得到10mg/LPFS無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PFS無 機絮凝劑按體積比3 : 15的比例混合。 所述PAC、PFS溶於去離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機絮凝劑，再將生物 絮凝劑和PAC、PFS和無機絮凝劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合。 有益效果(l)國內關於EM菌有絮凝特性的實驗研究，大多採用直接使用EM菌發 酵液應用於試驗，本發明為國內首次採用提純的方法濃縮EM菌的發酵液，且產生的微生物 絮凝劑絮凝性穩定、絮凝效果好；(2)本發明將提純的微生物絮凝劑與無機絮凝劑復配生 產複合型的絮凝劑，與文獻相比，節約了微生物絮凝劑的使用量40% 60%，無機絮凝劑 的投加量降低了 3 5倍。按照本發明提供的生產絮凝劑方法，處理高嶺土懸濁液(5g/L)， 在絮凝率達到91%以上的情況下，處理時需要投加絮凝劑的費用約為0. 15 0. 2元/噸 水。與同量的無機絮凝劑投加量相比，可以減少處理後水中殘餘的A1"、F^+為10X 15X， 削弱了無機絮凝劑對環境產生的二次汙染。(3)該絮凝劑適用的溫度為20 45t:，適用pH 為3. 5 9，根據不同的處理對象用量範圍為0. 3ml/L 3ml/L，突顯了其廣泛的實際廢水 應用潛力和較高的絮凝活性，具有很好的推廣價值；(4)該複合型絮凝劑生產方法簡單，易
4行，絮凝性能穩定。
具體實施例方式
本發明採用的發酵罐為DS-Y-10L微生物發酵罐。 本發明採用的微生物培養箱為DHP-9052電熱恆溫培養箱。 本發明中的無水冷乙醇為在fC條件下預冷lh以上的無水乙醇。 本發明採用的無菌水為用高壓蒸汽滅菌處理的去離子水，處理條件為在12rC，壓
力0. 105Mpa的條件下維持20 30min。 本發明離心所用的設備為TG1^ 16G型臺式高速離心機，工作時溫度為l(TC。
本發明採用的曝氣機設備為AC0-004A，曝氣量為80L/min。
EM由南京愛睦樂環保生物技術有限公司提供原液。
實施例1 (1)製備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比5 : 5 : 90混合均勻， 在25t:下，旋轉式搖床速度為120r/min的條件下發酵3d，獲得EM發酵液；用8000r/min的 轉速離心發酵液20min，將分離得到的液體在4(TC 5(TC條件下蒸發濃縮至原體積的1/4， 冷去到4t:，加入2倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉澱 底物；再於分離後的液體部分加入等體積質量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒 出，保留絮凝沉澱物，重複該步驟2次，將得到絮凝沉澱物收集；然後用乙醇稀釋沉澱物，在 10 12pa的條件下真空乾燥6 8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶於去離子水 中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配將PAC 溶於去離子水中得到10mg/LPAC無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無機絮凝劑按體積比 3 : IO的比例混合。即得到複合型絮凝劑。 採用該複合型絮凝劑對高嶺土懸濁液(平均粒徑2. 1 ii m， 5g/L)進行處理，處理方 法為 在100mL量筒中加入100mL的高嶺土懸濁液，然後加入lmL複合型絮凝劑，調節pH 至8.0，置於六聯攪拌器下，快速(160r/min)攪拌lmin，再慢速(40r/min)攪拌5min，靜置 20min。在紫外分光光度計下，測定上清液在波長550nm處下的吸光度，計算公式是
絮凝率(％ ) = X 100。/c。
其中A。對照上清液吸光光度值；
& :樣品上清液吸光光度值。 分析結果絮凝率為95%左右。說明本實施方式製得的生物絮凝劑與無機絮凝劑的
復配藥劑絮凝效果顯著。 實施例2 本實施與實施例1的不同點是將EM、蜂蜜、無菌水按照5 : 5 : 90的體積比混 合後密閉發酵3d，其他步驟及參數與具體實施方式
與實施例l相同。也可得到複合型絮凝 劑。 實施例3 (1)製備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比5 : 5 : 90混合均勻，
5在25t:下，旋轉式搖床速度為120r/min的條件下發酵3d ;用5000r/min的轉速離心發酵液 20min，將分離得到的液體在40°C 5(TC條件下蒸發濃縮至原體積的1/4，冷去到4°C ，加入 2倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉澱底物；再於分離後 的液體部分加入等體積質量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒出，保留絮凝沉澱 物，重複該步驟2次，將得到絮凝沉澱物收集；然後用乙醇稀釋沉澱物，在10 12pa的條件 下真空乾燥6 8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶於去離子水中配置成生物絮凝 劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配將PFS溶於去離子水中得到10mg/ LPFS無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無機絮凝劑按體積比3 : 15的比例混合。即得到 複合型絮凝劑。 用該實施製得的複合型絮凝劑去處理與實施例1中同樣的高嶺土懸濁液，投加 lmL，調節pH至8.0，置於六聯攪拌器下，快速(160r/min)攪拌lmin，再慢速(40r/min)攪 拌5min，靜置20min，絮凝率為88%左右。
實施例4 本實施與實施例3的不同點是將EM、蜂蜜、無菌水按照5 : 5 : 90的體積比混 合後密閉發酵3d，其他步驟及參數與具體實施方式
與實施例3相同。也可得到複合型絮凝 劑。 實施例5 (1)製備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比5 : 5 : 90混合均勻， 在25t:下，旋轉式搖床速度為120r/min的條件下發酵3d，獲得EM發酵液；用8000r/min 的轉速離心發酵液20min，將分離得到的液體在45t:條件下蒸發濃縮至原體積的1/4，冷 去到4t:，加入2. 5倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉澱 底物；再於分離後的液體部分加入等體積質量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒 出，保留絮凝沉澱物，重複該步驟2次，將得到絮凝沉澱物收集；然後用乙醇稀釋沉澱物，在 10pa的條件下真空乾燥7. 5h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶於去離子水中配置成 10mg/L生物絮凝劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配將PAC、 PFS溶於 去離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC、PFS無機絮凝 劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合，即得到複合型絮凝劑。將本實施方式值得複合型絮凝 劑去處理實施例1中的高嶺土懸濁液，投加0. 7mL復配藥劑，然後以160r/min的攪拌速度 攪拌lmin，再以40r/min的攪拌速度攪拌5min，靜置20min，絮凝率為89%左右。
實施例6 本實施與實施例5的不同點是將EM、蜂蜜、無菌水按照5 : 5 : 90的體積比混 合後密閉發酵3d，其他步驟及參數與具體實施方式
與實施例5相同。也可得到複合型絮凝 劑。 實施例7 (1)製備生物絮凝劑溶液將EM、蜂蜜、無菌水按照體積比3 : 2 : 95混合均勻， 在25t:下，旋轉式搖床速度為120r/min的條件下發酵3d，獲得EM發酵液；用5000r/min 8000r/min的轉速離心發酵液20min，將分離得到的液體在45。C條件下蒸發濃縮至原體積 的1/4，冷去到4°C ，加入2. 5倍體積無水冷乙醇，在4t:條件下放置24h，將液體倒出，保留 絮凝沉澱底物；再於分離後的液體部分加入等體積質量濃度為80%的乙醇，靜置24h，將液體部分倒出，保留絮凝沉澱物，重複該步驟2次，將得到絮凝沉澱物收集；然後用乙醇稀釋 沉澱物，在10pa的條件下真空乾燥7. 5h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶於去離子 水中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液。(2)將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配將 PAC、PFS溶於去離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC、 PFS無機絮凝劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合，即得到複合型絮凝劑。將本實施方式值 得複合型絮凝劑去處理實施例1中的高嶺土懸濁液，投加O. 7mL復配藥劑，然後以160r/min 的攪拌速度攪拌lmin，再以40r/min的攪拌速度攪拌5min，靜置20min，絮凝率為85 %左 右。 實施例8 本實施與實施例5的不同點是將EM、蜂蜜、無菌水按照3 : 2 : 95的體積比混 合後密閉發酵3d，其他步驟及參數與具體實施方式
與實施例7相同。也可得到複合型絮凝 劑。
權利要求
複合型絮凝劑的製備方法，其特徵在於製備步驟為a.製備生物絮凝劑溶液按體積比，取3％～5％EM、2％～5％的蜂蜜、90％～95％的無菌水混合均勻，在室溫下，旋轉式搖床速度為120r/min～180r/min的條件下發酵3d，獲得EM發酵液；用5000r/min～8000r/min的轉速離心發酵液20min，將分離得到的液體在40℃～50℃條件下蒸發濃縮至原體積的1/4，冷卻到4℃，加入2倍體積4℃無水冷乙醇，在4℃條件下放置24h，將液體倒出，保留絮凝沉澱底物；再於分離後的液體部分加入等體積質量濃度為80％的乙醇，靜置24h，將液體部分倒出，保留絮凝沉澱物，重複該步驟2次，將得到絮凝沉澱物收集；然後用乙醇稀釋沉澱物，在10～12pa的條件下真空乾燥6～8h，獲得生物絮凝劑固體；將生物絮凝劑溶於去離子水中配置成10mg/L生物絮凝劑溶液；b.將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配將PAC、PFS或兩者的混合物溶於去離子水中得到無機絮凝劑，將生物絮凝劑和無機絮凝劑按體積比3∶10～15的比例混合；即得到複合型絮凝劑。
2. 根據權利要求1所述的複合型絮凝劑的製備方法，其特徵在於所述PAC溶於去離子 水中得到10mg/LPAC無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC無機絮凝劑按體積比3 : 10的比 例混合。
3. 根據權利要求1所述的複合型絮凝劑的製備方法，其特徵在於所述PFS溶於去離子 水中得到10mg/LPFS無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PFS無機絮凝劑按體積比3 : 15的比 例混合。
4. 根據權利要求1所述的複合型絮凝劑的製備方法，其特徵在於所述PAC、PFS溶於去 離子水中得到10mg/LPAC和10mg/L的無機絮凝劑，再將生物絮凝劑和PAC、PFS和無機絮凝 劑按體積比3 : 3 : IO的比例混合。
全文摘要
複合型絮凝劑的製備方法，製備步驟為製備生物絮凝劑溶液；將生物絮凝劑溶液與無機絮凝劑溶液復配將PAC、PFS或兩者的混合物溶於去離子水中得到無機絮凝劑，將生物絮凝劑和無機絮凝劑按體積比3∶10～15的比例混合；即得到複合型絮凝劑。本發明提供製備複合型絮凝劑的方法，用該方法生產的複合型絮凝劑既可以獲得高絮凝率和少的總投加量，又可以減少水體中殘留金屬離子的量，克服無機絮凝劑在水處理使用中的不足之處。
文檔編號C02F1/54GK101693561SQ20091014518
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月13日 優先權日2009年10月13日
發明者徐姍姍, 羅德芳, 邵孝侯, 金秋 申請人:河海大學;