胞外生物高分子絮凝剂的制备与性能研究

【摘要】： 本文在介绍水处理用絮凝剂的种类和对近年来各种絮凝剂的发展及应用情况综述的基础上，从以下几方面的对生物高分子絮凝剂进行了研究： 首先，利用淀粉废水、活性污泥及多种土壤作菌源，从中分离、筛选出一株胞外生物高分子絮凝剂高产菌，根据初步分析判定属稀有杆菌属(Rarobacter sp.)。并通过实验得出该菌产絮凝剂的最优培养条件为：可溶性淀粉2％，蛋白胨2％，KH_2PO_4 0.2％，K_2HPO_4 0.2％，NaCl 0.05％，(NH_4)_2SO_4 0.05％，MgSO_4·7H_2O 0.05％，pH 6.0～8.0，30～34℃，120 r／min，摇床培养50～60h。在此培养条件下所得的胞外生物高分子絮凝剂BF SVI-SD对4‰高岭土悬浊液的絮凝率可高达97％以上。 其次，利用紫外(UV)光谱、红外(IR)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、糖类的颜色反应以及动物急性毒性试验等手段，对絮凝剂BF SVI-SD的分子组成、结构及理化性质进行了检测，认为该絮凝剂是分子量在50000以上的弱酸性多糖，且对人畜无害，为安全无毒、无二次污染的环境友好型高分子水处理剂。 第三，考察了影响BF SVI-SD的絮凝性能的因素，发现金属离子Na~+、K~+、Fe~(2+)、Fe~(3+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)和Al~(3+)对絮凝剂BF SVI-SD的絮凝性能具有促进作用，其中Al~(3+)和Fe~(3+)的促进作用最强；絮凝剂BF SVI-SD使用pH范围较宽，为4.0～9.0，用量较小。 第四，讨论了絮凝机理，该絮凝剂是一种多糖，其多羟基性使得分子具有较强的亲水性，易形成氢键，较大的分子量使其分子在水中有较大的伸展度，因而较长的高分子链以吸附架桥为主要絮凝方式，并辅以电性中和与网捕作用。 第五，将生物高分子絮凝剂应用于对不同来源废水的处理。研究结果表明，絮凝剂BF SVI-SD最适宜于处理生活污水。其中，对黄河沿岸兰州段生活污水用胞外生物高分子絮凝剂处理，本论文尚属首例，发现在对黄河沿岸兰州段生活污水进行处理时，絮凝剂样品投加量为1.5mL的处理效果最好，浊度去除率为97.6％，COD去除率高达63.4％。对马铃薯淀粉废水也有较高的COD去除率，又因为该菌具有很强的降解淀粉能力。因此该絮凝剂和该菌有望用于城市生活污水和食品工业废水的处理。