[发明专利]用于毒性检测生物传感器的生物膜的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物膜的制备方法及其应用，尤其涉及一种用于毒性检测生物传感器的生物膜的制备方法及其应用，属于生物传感器领域。

背景技术

污水处理工艺中，生物反应单元是其核心；其中活性污泥中的微生物极易受到污废水中各种有毒有害物质的抑制，使得菌种活性降低，导致处理水不达标。严重时微生物的活性完全丧失，致使生物处理这一环节完全无法发挥作用，从而导致污水处理流程的整个瘫痪，因此对污废水进行毒性检测是必不可少的一步。

微生物传感器利用特定的微生物细胞作为传感器元素，能够快速、实时地对毒性物质做出反应，并且具有成本低，制备方法简单，操作简便，携带方便，灵敏度高，专一性强，可重复利用等优点。因此生物传感器已经越来越受到人们的重视。

生物传感器的核心部件是固定了微生物的生物膜，微生物的固定方法有很多，总体可分为共价法、结合法、交联法、吸附法和包埋法。其中，以包埋法应用最广。包埋法是利用一定的载体材料包埋固定微生物，制成膜状、小球。常用的包埋剂有天然材料如海藻酸钠(SA)、琼脂和人工合成聚合物如聚丙烯酰胺、聚氨基甲酰磺酸盐(PCS)、聚乙烯醇(PVA)，其中PVA和SA因其具有价格低廉，对微生物无毒的优点而受到广泛的欢迎。

包埋法中，利用PVA包埋固定菌，如果不利用交联剂进行固化，制成的膜和小球易产生溶胀，机械性能非常差，可利用性低。常用的交联剂有H₃BO₃、NaNO₃、CaCl₂、戊二醛，膜的使用大多是直接涂到电极上或者借助于多孔性膜(如聚碳酸酯膜等)包裹到电极，制成生物传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于毒性检测生物传感器的生物膜的制备方法及其应用，解决了现有技术中的不足，可以得到不会溶胀、机械性能好、可利用性高的生物膜。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于毒性检测生物传感器的生物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取污水处理厂的活性污泥在培养基上接种，采用更代培养、连续曝气的方式进行培养，得到菌液；

（2）将聚乙烯醇和海藻酸钠加入到蒸馏水中，其中聚乙烯醇的质量浓度为8～15g/L，海藻酸钠的质量浓度为2～4g/L，水浴加热（40～100℃）0.5h，在电动搅拌机的搅拌下，使其完全溶解，随后冷却至常温，得到聚乙烯醇凝胶；

（3）将步骤（1）得到的菌液，经高速冷冻离心机在7000rpm/min下离心10min后,倒掉上清液，取得到的沉淀物与步骤（2）得到的聚乙烯醇凝胶以重量比1:4混合，再利用表面皿将混合物均匀涂成膜状；

（4）在20～25℃条件下，将步骤（3）得到的膜状混合物干燥0.5～2h，使其成膜后，将膜放入预先配制好的交联固化溶液中，交联固化1～2h，取出固化完成的膜，即得到用于毒性检测生物传感器的生物膜。

本发明中，制备生物膜的最佳条件为聚乙烯醇质量浓度为13%，海藻酸钠的质量浓度为浓度3%，干燥的时间为2h,干燥的温度为20～25℃，交联固化的时间为1h。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤（1）中活性污泥的悬浮固体量为10248mg/L。

进一步，所述步骤（1）培养基的成分的组成为：葡萄糖：1000mg/L，NH₄CO₃：538.6mg/L，K₂HPO₄：17.86mg/L，MgCl₂·6H₂O：14.29mg/L，MnSO₄·4H₂O：2.143mg/L，CuSO₄·5H₂O：0.7143mg/L，CaCl₂·6H₂O：0.01786mg/L，FeSO₄·7H₂O：3.571mg/L。

进一步，所述培养基氨氮浓度为95mgN/L。

进一步，所述步骤（4）中交联固化溶液为H₃BO₃和CaCl₂的混合溶液，其中，H₃BO₃的质量浓度为4g/L，CaCl₂的质量浓度为1g/L。