多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂的絮凝性能研究及机理探讨

采用正交絮凝、粒度检测及电镜扫描考察了多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂（MBFGA1）对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水及垃圾渗滤液4种废水的絮凝性能,并利用蒽酮试验和红外光谱对絮凝剂成分进行了初步鉴定.在正交絮凝实验获得的最佳絮凝条件下,絮凝剂对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水和垃圾渗滤液的絮凝率分别高达99.53%、99.50%、98.2%和75.60%,絮体沉降速度分别为0.03 m/s、0.025 m/s、0.025 m/s和0.005 m/s;土壤悬浊液中颗粒絮凝后平均粒径增大且大于10　μm,其余３种废水中颗粒平均粒径减小且小于10　μm;电镜扫描结果显示,絮凝前后废水颗粒的形态均从棱角分明转变为包埋的无棱角;EDTA、HCl以及尿素检验发现4种颗粒与絮凝剂分子间靠离子键结合;蒽酮反应及红外光谱结果显示该絮凝剂为含有较多羟基及羧基等官能团的多糖大分子.实验结果表明絮凝剂对高颗粒物浓度废水有很好的处理效果,其絮凝机理主要是吸附架桥作用.     

复合生物絮凝剂CBF-1的絮凝作用机理研究

采取PAC+絮凝剂的复配方式开展高岭土悬浊液烧杯实验,考察了复合生物絮凝剂CBF-1、CBF-1溶解物及微生物絮凝剂MBF8的絮凝特性,并借助iPDA仪分析和扫描电镜、光学显微镜观察等手段,比较分析了絮凝过程及絮体特性的差异.结果表明,各复配絮凝的浊度去除效果排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8,CBF-1投加量1 mg·L-1时,浊度去除率可达到97.5％;絮体强度排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8,絮体恢复因子排序为MBF8＞CBF-1溶解物＞CBF-1,絮体大小排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8.单独投加PAC或投加PAC+MBF8的情况下,形成的絮体形态相对规整、密实;投加PAC+ CBF-1溶解物或投加PAC+ CBF-1形成的絮体则相对无序、疏松,CBF-1作用下絮体大、沉降快.CBF-1中高电荷MBF8组分及大分子羧甲基纤维素、羧甲基多聚糖等组分具有强的电荷中和与桥联协同增效作用;CBF-1还含有纤维素、木质素等大分子量且带多种官能团的不溶性组分,在桥联和吸附过程中也起着重要作用.     

一株芽孢杆菌所产絮凝剂的研究

从土壤中分离筛选得到一株能产生高效微生物絮凝剂(MBF)的芽孢杆菌A-9。A-9的培养实验表明,培养基的碳源、氮源、初始pH是影响MBFA9絮凝活性的主要因素。絮凝实验结果表明,用MBFA9处理高岭土悬浮液,效果明显优于其他种类MBF,且不需添加Ca2+及Al3+等助凝剂,用量也仅为一般MBF用量的1/10～1/100;处理含泥河水、硫化染料废水、淀粉厂黄浆废水,悬浮物及COD的去除率明显高于聚丙烯酰胺等传统的化学絮凝剂。      

微生物絮凝剂的絮凝性能及其絮凝形态研究

利用本实验室分离、筛选的微生物絮凝剂菌株G15,对其进行发酵培养,研究了絮凝剂投加量、絮凝反应体系pH值等对其絮凝性能的影响;对反应体系的ζ电位进行了测定,并且对所形成絮体的微观形态进行了观察。研究结果表明:该微生物絮凝剂在碱性条件下有较强的絮凝活性,当pH=10时最佳投加量为2.5mL;絮凝剂具有较强的热稳定性;加入菌株G15的发酵液后,高岭土悬浊液的ζ电位从-36.27mV显著上升至-12.97mV;并且该微生物絮凝剂产生的絮体颗粒大且结构密实,形态上有明显的分形特征。     

微生物絮凝剂的研究与应用进展

本文综述了微生物絮凝剂的发展及研制，应用现状，系统介绍了当前微生物絮凝剂的重点研究工作，并对其发展趋势作了科学的预测。     

微生物絮凝剂TH6的絮凝特性研究

从活性污泥中分离出一株絮凝活性较高的絮凝剂产生菌TH6，采用由其产生的絮凝剂对高岭土悬浊液和多种实际废水进行了絮凝净化实验，结果表明，TH6絮凝剂固液分离效果良好，CODCr去除率51．0％－71．5％，SS去除率88．5％－94．3％。     

多粘类芽孢杆菌GA1产絮凝剂的培养基和分段培养工艺

对1株从土壤中筛选的产絮凝剂微生物GA1进行了研究.该菌株经形态学特征、生理生化反应及16S rDNA序列(GenBank序列登陆号为DQ166375)相似性分析鉴定为多粘类芽孢杆菌,并命名为Paenibacillus polymyxa GA1.对其进行了产絮凝剂培养条件和培养工艺的研究.结果表明:GA1产絮凝剂的最佳培养基成分(g/L)为蔗糖40.0、酵母浸膏4.0、K₂HPO₄5.0、KH₂PO₄、2.0、NaCl 0.1、MgSO₄ 0.2.研究了该菌株产絮凝剂的最佳培养条件,包括培养基的初始pH、培养温度、摇床速度和接种量.同时针对其产絮凝剂和菌体生长的关系,首次将分段培养工艺应用于GA1产絮凝剂中,即在培养的初期24h内采用菌体生长最佳培养条件,在培养后期采用菌体产絮凝剂的最佳培养条件.结果表明,采用分段培养的工艺,既可保证GA1絮凝剂的产量,又能缩短培养周期.     

一种微生物絮凝剂絮凝特性的研究

实验表明,在一定条件下,黑曲霉所产微生物絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝率能达到96％以上,该微生物絮凝荆在pH值很低的情况下亦能保持较高的絮凝活性,添加助凝剂CaCl2能大幅提高絮凝率。该絮凝剂的絮凝效果不易受温度的影响,其最佳投加量为2mL／100mL。     

奇异变形杆菌TJ-1产絮凝剂的培养基优化研究

从活性污泥中分离出1株新型高效产絮凝剂菌TJ-1,经16S rDNA相似性分析鉴定为奇异变形杆菌(Proteus mirabilis),这是首次发现奇异变形杆菌能产微生物絮凝剂,对其进行了产絮凝剂培养条件优化研究.结果表明,TJ-1菌产絮凝剂的最佳培养基成分为:葡萄糖10g,蛋白胨1g,MgS040.3g,KH2PO42g,K2HP04 5g,去离子水1L,pH=7.0.絮凝实验结果表明,该菌在最佳培养条件下所产絮凝剂对高岭土悬液的絮凝率达到92%.     

一株产絮凝剂的类芽孢杆菌新种及絮凝特性研究

从新疆荒漠地区分离到一株产高效絮凝剂的菌株Y24-1,根据菌株的形态学特征和16S rRNA基因序列比对分析,确定该菌株为类芽孢杆菌属(Paenibacillus)新种。该菌絮凝产物的发酵动力学表明,其属于I型发酵,即菌体生长和产物合成偶联;在发酵42 h时絮凝活性最高,可达82.7%。絮凝特性研究表明,絮凝产物具有较好的热稳定性,最适絮凝pH为6.0,Ca2+、Mg2+等二价金属阳离子具有明显的助凝效果。该菌发酵产物能有效的去除多种重金属离子和色素,特别是对Pb2+和Hg2+的吸附率分别可达到90.5%和78.7%,显示了其在环境工程中良好的应用前景。     

蒙脱土/聚丙烯酰胺杂化絮凝剂制备及絮凝性能研究

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与钠基蒙脱土(Na-MMT)的阳离子交换反应制得有机化蒙脱土(O-MMT),通过硝酸铈铵引发丙烯酰胺单体在有机化蒙脱土片层间原位插层聚合制得蒙脱土/聚丙烯酰胺(MMT/PAM)杂化物. 同时,研究了引发剂用量、聚合反应时间和蒙脱土含量对杂化物特性粘数的影响,并用XRD、FTIR、TEM对Na-MMT、O-MMT和MMT/PAM杂化物进行结构表征. 最后实验对比了MMT/PAM杂化物与PAM对三氧化二铬悬浮液的絮凝效果. XRD、TEM结果显示,纳米尺寸大小的蒙脱土均匀地分散在PAM基体中. 絮凝实验结果显示,添加质量分数0.5％~5.0％MMT的MMT/PAM杂化物的絮凝效果优于纯PAM.     

微生物絮凝剂MBFGA1的结构鉴定及絮凝机理研究

以对高岭土的絮凝率为指标对GA1发酵液中各组分的絮凝活性进行预分析,确定MBFGA1精产品为该絮凝剂的核心有效成分.通过丙酮沉淀法提取MBFGA1粗产品,经Sevage试剂纯化后得到MBFGA1精产品,采用全波长扫描、苯酚-硫酸法及考马斯亮蓝法鉴定精产品为多糖类物质,并经2次凝胶过滤层析分离获得MBFGA1-1和MBFGA1-2两组分;分别使用电镜(ESEM)、红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)以及气相色谱(GC)对MBFGA1、MBFGA1-1和MBFGA1-2进行检测分析.结果显示MBFGA1为线性长链状分子结构,多糖主链上单糖间的连接主要为α-型糖苷键,含有羟基,羧基,甲氧基等有利于絮凝的基团;高效液相色谱和气相色谱测定MBFGA1-1分子量为1.18′106D,单糖组成为0.3木糖:1甘露糖:1.09葡萄糖,另含有少量鼠李糖;MBFGA1-2分子量为3.08′103D,单糖组成为0.68鼠李糖:0.28木糖:1.82甘露糖:1半乳糖:3.73葡萄糖.根据分析结果推测絮凝机理主要为吸附架桥,其中MBFGA1的大分子量以及所含的极性基团使得絮凝剂长链结构分子能够充分伸展,较好地发挥吸附架桥作用.     

一种高效微生物絮凝剂产生菌的筛选及培养基优化

从某自来水处理厂的活性污泥中筛选得到了一株稳定高效的微生物絮凝剂产生菌MBF-33,所产絮凝剂对高岭土悬浮液体系有较好的絮凝作用.通过培养基优化,对高岭土的絮凝率从81.3%提高到95%.实验结果表明:(1)适宜的单一碳源为25 g·L-1葡萄糖;(2)复合碳源效果优于单一碳源,适宜的复合碳源为蔗糖5 g·L-1,葡萄糖20 g·L-1;(3)无机氮不利于该菌生长,适宜的氮源为单一有机氮,为1.5 g·L-1蛋白胨;(4)0.2 g·L-1的MgSO4有利于菌生长,但不利于絮凝剂产生.     

重金属絮凝剂对水中Cu2+和腐殖酸的去除性能

采用聚丙烯酰胺、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸为原料,制备出重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺（MAMPAM）,以含Cu²⁺、含腐殖酸（HA）水样为考察对象,研究MAMPAM对单一和混合体系中Cu²⁺、HA的去除性能.结果表明,MAMPAM对单一体系中Cu²⁺和HA均具有一定的去除效果,且Cu²⁺的去除率随着水样初始pH值的增大而升高;pH值为6.0时,Cu²⁺的最高去除率为95.92%,HA的最高去除率为66.98%.MAMPAM处理混合水样时,Cu²⁺和HA的共存会相互促进彼此的去除,具有协同作用;共存的HA对MAMPAM除Cu²⁺性能的促进作用随着水样中HA浓度或pH值的升高而增强,共存的Cu²⁺对MAMPAM除HA性能的促进作用随着水样中HA浓度的升高而增强.     

高分子重金属絮凝剂MAPEI的制备及性能研究

通过酰胺化反应将重金属络合剂巯基乙酸(TGA)接入高分子絮凝剂聚乙烯亚胺(PEI)的分子链中,合成了新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺(MAPEI),以达到用同一种絮凝剂既能除重金属又能除浊的目的.实验结果表明:①该絮凝剂对Cu2 有很好的捕集功能,Cu2 的最高去除率可达95%以上;②pH值对MAPEI除Cu2 、去浊的效果有一定的影响但影响不大,pH值低时除浊效果较好,pH值较高时除Cu2 效果较好;③当Cu2 和致浊物质共存时,会互相促进彼此的去除;④废水中Ca2 的存在会促进Cu2 的去除,Fe3 的存在会抑制Cu2 的去除.     

重金属絮凝剂DTMPAM去除水中Cu2+和EDTA-Cu的性能

以聚丙烯酰胺、甲醛、二硫化碳、氢氧化钠为原料,制备出新型重金属絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM).分别以含Cu~(2+)单一水样及含Cu~(2+)、EDTA的混合水样为考察对象,研究DTMPAM在单一和混合体系中对Cu~(2+)的去除性能.结果表明,单一体系中DTMPAM对Cu~(2+)有着良好的去除效果,当水样pH值为2.0～6.0时,Cu~(2+)的最高去除率在93.85%～97.49%之间.EDTA对DTMPAM除Cu~(2+)呈抑制作用,随着体系pH值的降低,这种抑制作用减弱;高pH值体系中,随着EDTA浓度的增大,抑制作用增强;在混合体系中,EDTA与DTMPAM存在配位竞争作用,高pH值体系中EDTA的配位竞争作用占主要优势.在单一体系和混合体系中螯合絮体DTMPAM-Cu的分形维数与Cu~(2+)的去除率均有显著的正相关性,即絮体分形维数越大,相对应的Cu~(2+)去除率越高.     

复合生物絮凝剂CBF-1的制备及其絮凝特性

采用机械混合的方法,将微生物絮凝剂MBF8与植物胶粉羧甲基改性絮凝剂CG-A复合制备了新型高效复合生物絮凝剂CBF-1.采用FT-IR、zeta(ξ)电位、透射电镜分析,确定了CBF-1的特征官能团、电荷性及分子胶束形态等物化性质;采用烧杯絮凝实验,探究了CBF-1的絮凝特性.结果表明,制备CBF-1的最佳CG-A∶MBF8质量复合比为4∶6;CBF-1为含少量沉淀物的淡黄色液体(不溶物0.013%),有效成分为0.5%,pH6.1,相对粘度1.72;有效成分0.1%时等电点约pH1.5;主要特征官能团有羟基、羧基、氨基、酰胺基及磷酸基.采用PAC(3mg·L-1)+CBF-1(1.0～8.0mg·L-1)复配絮凝,适用的pH为6.0～10.0,离子强度为0.5～5.0mmol·L-1;对浊度100NTU的高岭土悬浊液,在最佳条件PAC(3.0mg·L-1)+CBF-1(1.0～2.0mg·L-1),pH8.0,离子强度3.0mmol·L-1下,浊度去除率>92%,残余铝<75μg·L-1;对浊度6～300NTU的水,浊度去除率为61%～98%.     

Al改性柠条生物炭对P的吸附特性及其机制

为高效利用生物质能源,以常见农林废弃物柠条为原料,在650℃、3h条件下,采用限氧热裂解法制备生物炭,通过直接修饰法用Al改性柠条生物炭,进行批量吸附P实验.利用4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型）和4种吸附动力学模型（准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型）以及pH值、添加量影响试验,探讨Al改性生物炭对P的吸附特性.同时,使用FTIR红外、元素分析、SEM和比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,揭示了Al改性生物炭对P的吸附机理,并对比了多种改性生物炭对P的吸附效果.结果表明：柠条生物炭（NB）对P的吸附量很低,Al改性柠条生物炭（Al-NB）最佳改性比例为0.2：1,对P的吸附量是NB的8.35倍.Langmuir模型能够很好的描述Al-NB对P的等温吸附过程;Al-NB对P的吸附动力学符合准一级动力学模型,说明其吸附通过边界扩散完成的单层吸附.Al-NB对P的理论最大吸附量为19.97mg/g,平衡时间为24h.随着添加量的增大,Al-NB对P的吸附量不断减小,去除率逐渐增加,2.5g/L为最佳添加量;最适pH为4～10,当pH=7时,达到最大;吸附P后,溶液的pH值向中性范围倾靠,有一定缓冲作用.吸附机理包括：静电吸附作用,配体交换（羟基）,P与阴离子（NO₃^-）交换,颗粒内表面络合作用等.以期为水体富营养化治理提供科学依据.