[发明专利]一种生物絮凝剂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

一种生物絮凝剂及其制备和使用方法，涉及一种用于将水体中的悬浮颗粒、菌体细胞及胶体微粒絮凝沉淀的絮凝剂及其制备方法。

背景技术

生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，可使水体中的悬浮颗粒、菌体细胞及胶体微粒絮凝、沉淀，主要含有糖蛋白、粘多糖、纤维素、蛋白质和DNA等高分子化合物。随着生物工程、基因工程技术的重大突破，科学工作者将生物技术和絮凝技术相结合，微生物絮凝剂的研究得到了迅速的发展。世界各国对微生物絮凝剂进行了大量的研究，取得了一些初步的研究成果。Butterfield最早于1935年在活性污泥中筛选到絮凝剂产生菌。1971年Zajic和Knetting从煤油中分离出一株棒状杆菌，该菌可以分泌一种对泥水具有絮凝作用、多聚作用的聚合物质。1976年，Junji Nakamura等对能产生絮凝效果的微生物进行了筛选。从214株霉菌、酵母菌、细菌和放线菌中，分离出了19株具有絮凝能力的菌株，其中对面包酵母絮凝能力最好是酱油曲霉AJ7002(Aspergillus sojae 7002)产生的微生物絮凝剂。H.Takagi等人研究了拟青霉素微生物产生的絮凝剂PF01，对活性污泥、啤酒酵母、活性炭、硅藻土、氧化铝等多种物质具有良好的絮凝效果。当废水和活性污泥中存在红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)时，不但除酞酸酯的效率高，而且处理液透明，污泥沉降性良好。由其产生的絮凝剂NOC-1是目前发现的絮凝效果最好的微生物絮凝剂。微生物絮凝剂具有安全、可生物降解、对人类健康无害、且对环境无二次污染的特点。高絮凝性微生物产生絮凝剂不仅具备微生物絮凝剂的普遍特性，并且具有剂量少、成本低、絮凝效果显著等优点，比普通絮凝剂更具吸引力。

在氧化铝生产工艺中，赤泥和尾矿的沉降工序节能降耗的一个关键步骤，选矿尾矿因为其特殊的物理化学性质即：尾矿颗粒微细，平均力度小于75μm，化学成分复杂不稳定，并且由于受到选矿药剂的影响，沉降脱水性能差，难沉降分离。赤泥由于其碱含量较高，普通生物絮凝剂对碱敏感，所以目前工业上采用的絮凝剂多为阴离子型聚丙烯酸盐或聚丙烯酰胺的水解产物。这类絮凝剂用量少，沉降速度快，但是存在较大的不安全性和潜在的二次污染，其残余单体还具有三致效应(致癌、致畸、致突变)。因此工业上迫切需要找到一种高效、无毒、价廉、适合工业化生产的新型生物絮凝剂。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种高效、无毒、廉价的用于赤泥沉降和铝土矿选矿尾矿沉降分离的生物絮凝剂及其制备和使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种生物絮凝剂，其特征在于该絮凝剂是从废啤酒酵母中提取的碱不溶性葡聚糖经过衍生化处理制得的一种羧甲基葡聚糖，碱不溶性酵母葡聚糖的分子结构为：，羧甲基葡聚糖即在葡聚糖的C₆或C₂或C₄位上的羟基被取代。

本发明的一种新型生物絮凝剂的制备方法，其特征在于该絮凝剂是从废啤酒酵母中提取的碱不溶性葡聚糖在以乙醇为介质的体系中经过羧甲基化制得的，包括以下步骤：

a.碱不溶性葡聚糖的制备：

(1)啤酒酵母泥加入重量浓度为0.4％～0.6％的NaHCO₃水溶液，啤酒酵母泥与NaHCO₃水溶液的重量比为1∶3，搅拌0.5～1h；

(2)真空抽滤，蒸馏水洗涤，固相溶于重量浓度为2.5％～3.5％的NaCl溶液，固相与NaCl溶液的重量比为1∶3，pH7.5，55～65℃，自溶36～40h；

(3)真空抽滤，固相加入0.8～1.2mol/LNaOH溶液中，固相与NaOH溶液的重量比1∶3，80℃，反应7～9h，抽滤水洗至中性得到碱不溶性葡聚糖；

b.羧甲基葡聚糖的制备：

(1)碱不溶性葡聚糖Xg，无水乙醇1.5X～2.0XmL，重量浓度50％的NaOH溶液0.2X～0.3XmL三者混合，常温，磁力搅拌，碱化1.5～2h；

(2)滴加4M以乙醇为溶剂配制的氯乙酸，滴加量1.5X～2.0XmL，滴加速度1mL/min；

(3)滴加重量浓度为50％的NaOH溶液0.1X～0.2XmL，50～55℃，羧甲基化反应4～5h；

(4)真空抽滤，无水乙醇洗涤，冷冻干燥，得到羧甲基葡聚糖。