[发明专利]一种微生物固定化复合颗粒的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及环境生物修复领域，特别涉及一种微生物固定化复合颗粒的制备方法及其应用。其制备方法包括如下步骤：S1.将生物质材料洗涤、干燥、加热反应，用无机强酸洗涤，然后烘干、磨碎、过筛，得到生物炭；S2.将金黄杆菌菌株培养后，离心、洗涤，重悬得到菌悬液，加入所述生物炭，得到混合液；将聚乙烯醇和海藻酸钠加热溶解、灭菌后，加入所述混合液，得到包埋液；将氯化钙和硼酸溶于水中，得到交联液；S3.将所述包埋液滴入所述交联液中，反应后，洗涤，得到所述微生物固定化复合颗粒。本发明制备的微生物固定化复合颗粒具有传质性能好、机械性能好、比表面积大等优点，对水中新烟碱类农药的降解效果好。

技术领域

本发明涉及环境生物修复领域，特别涉及一种微生物固定化复合颗粒的制备方法及其应用。

背景技术

新烟碱类农药是一种内吸型神经活性类杀虫剂。通过阻断昆虫中枢神经系统正常传导而使昆虫死亡，广泛应用于蔬菜水果、粮食作物及人居环境等虫害防治，是全球应用最为广泛的一类杀虫剂。新烟碱类农药具有持久性、迁移性和生物积累性，会对非靶标生物(例如：蜜蜂、鸟类、水生生物及人类)的内分泌、呼吸、繁殖和神经系统等造成极其严重的影响，具有潜在的致癌、致突变和致畸性。新烟碱类农药在使用过程中可通过径流雨水和生活污水等途径进入污水处理系统或直接排放进入环境，且性质稳定，不易被转化降解，会伴随污水、污泥迁移、持久富集，对受纳水体水生生态及环境健康带来危害。

微生物降解被认为是最有效，最环保的原位修复途径。但是，生物法存在单位体积内菌液量少，反应速率慢，容易流失，受环境因素影响大等缺陷，大部分降解菌株难以直接用于污染环境的修复。作为污染物降解的潜在应用之一，固定化微生物技术具有生物浓度高、处理效率好、运行稳定、固液分离简单、产污泥量少、有利于新型反应器的开发等优点。固定化细胞用于难降解有机物质的治理，除了上述优点外，还可以人为的选择并保持高效菌种，且细胞经固定化后，对有毒物质的承受能力和降解能力都得到明显提高。在现实应用中，在不同环境因素的影响下，如何安全和经济的就地去除新烟碱类杀虫剂是一项有意义的研究。

用于新烟碱类农药处理的固定化技术主要为依据包埋固定化和吸附固定化技术发展起来的复合固定技术，复合固定化技术整合了包埋固定化及吸附固定化技术的优点，在保证微生物密度的同时又可以有效防止微生物泄露，而且包埋颗粒成形好，机械强度高，使用周期长。但是，以包埋技术为基础的固定化技术往往会由于载体的传质阻力而导致传氧、传质上的问题。聚乙烯醇(PVA)是被广泛采用的固定化包埋载体，具有低毒性、应用广、机械强度好等优点。但是，使用纯聚乙烯醇进行包埋时，往往会导致颗粒黏连、传质性能差等问题。

因此，亟需研发一种新型微生物固定化复合颗粒，解决现有技术中存在的技术缺陷，增强固定化菌株的传质性能，提高降解新烟碱类农药的效率。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种微生物固定化复合颗粒的制备方法。本发明所使用的固定化技术能够在载体内部形成均匀的孔洞，在载体表面形成传质通道，大幅度改善颗粒的传质性能；本发明中聚乙烯醇配合海藻酸钠(SA)混合使用，能够解决聚乙烯醇黏连及传质性能差的问题，有利于成球和固定化颗粒的制备；同时加入生物炭，能够提高载体的机械性能，增大载体的比表面积和吸附位点，大幅提升了对新烟碱类农药的降解效果。

本发明的目的在于，提供一种微生物固定化复合颗粒的制备方法，包括如下步骤：

S1.将生物质材料洗涤、干燥后，加热反应，冷却后用无机强酸洗涤，然后烘干、磨碎、过筛，得到生物炭；

S2.将金黄杆菌菌株在培养基中培养后，离心、洗涤，重悬得到菌悬液，加入所述生物炭，得到混合液；

将聚乙烯醇和海藻酸盐加热溶解、灭菌后，加入所述混合液，得到包埋液；

将氯化钙和硼酸溶于水中，得到交联液；

S3.将所述包埋液超声处理后，滴入所述交联液中，反应后，洗涤，得到所述微生物固定化复合颗粒；