國(guó)外微生物絮凝劑的商業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀(jì)90年代,因不存在二次污染,使用方便,應(yīng)用前景誘人。
如紅平紅球菌及由此制成的NOC-1是目前發(fā)現(xiàn)的最佳微生物絮凝劑,具有很強(qiáng)的絮凝活性,廣泛用于畜產(chǎn)廢水、膨化污泥、有色廢水的處理。 我國(guó)微生物絮凝劑的制品尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)
。
微生物絮凝劑主要包括利用微生物細(xì)胞壁提取物的絮凝劑,利用微生物細(xì)胞壁代謝產(chǎn)物的絮凝劑、直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑和克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑。
微生物產(chǎn)生的絮凝劑物質(zhì)為糖蛋白、粘多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、DNA等高分子化合物,相對(duì)分子質(zhì)量在105以上。
微生物絮凝劑是利用生物技術(shù),從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效,且能自然降解的新型水處理劑。
由于微生物絮凝劑可以克服無(wú)機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑本身固有的缺陷,最終實(shí)現(xiàn)無(wú)污染排放,因此微生物絮凝劑的研究正成為當(dāng)今世界絮凝劑方面研究的重要課題。
微生物絮凝劑的種類和性質(zhì)
微生物絮凝劑的研究者早就發(fā)現(xiàn),一些微生物如酵母、細(xì)菌等有細(xì)胞絮凝現(xiàn)象,但一直未對(duì)其產(chǎn)生重視,僅是作為細(xì)胞富集的一種方法。
近十幾年來(lái),細(xì)胞絮凝技術(shù)才作為一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的生物產(chǎn)品分離技術(shù)在連續(xù)發(fā)酵及產(chǎn)品分離中得到廣泛的應(yīng)用。 微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝功能的高分子有機(jī)物。
主要有糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。從其來(lái)源看,也屬于天然有機(jī)高分子絮凝劑,因此它具有天然有機(jī)高分子絮凝劑的一切優(yōu)點(diǎn)。 同時(shí),微生物絮凝劑的研究工作已由提純、改性進(jìn)入到利用生物技術(shù)培育、篩選優(yōu)良的菌種,以較低的成本獲得高效的絮凝劑的研究,因此其研究范圍已超越了傳統(tǒng)的天然有機(jī)高分子絮凝劑的研究范疇。
具有分泌絮凝劑能力的微生物稱為絮凝劑產(chǎn)生菌。 最早的絮凝劑產(chǎn)生菌是Butterfield從活性污泥中篩選得到。1976年,Nakamura j.等人從霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母菌等菌種中,篩選出19種具有絮凝能力的微生物,其中以醬油曲霉(Aspergillus souae)AJ7002產(chǎn)生的絮凝劑效果最好。 1985年,Takagi H等人研究了擬青霉素(Paecilomyces sp.l-1)微生物產(chǎn)生的絮凝劑PF101。PF101對(duì)枯草桿菌、大腸桿菌、啤 酒酵母、血紅細(xì)胞、活性污泥、纖維素粉、活性炭、硅藻土、氧化鋁等有良好的絮凝效果。
1986年,Kurane等人利用紅平紅球菌 (Rhodococcuserythropolis)研制成功 息生物絮凝劑NOC-1,對(duì)大腸桿菌、酵母、泥漿水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨脹污泥、紙漿廢水等均有極好的絮凝和脫色效果,是目前發(fā)現(xiàn)的最好的微生物絮凝劑。
絮凝劑的分子質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)與形狀及其所帶基團(tuán)對(duì)絮凝劑的活性都有影響。
一般來(lái)講,分子量越大,絮凝活性越高;線性分子絮凝活性高,分子帶支鏈或交聯(lián)越多,絮凝性越差; 絮凝劑產(chǎn)生菌處于培養(yǎng)后期,細(xì)胞表面蔬
水性增強(qiáng),產(chǎn)生的絮凝劑活性也越高。 處理水體中膠體離子的表面結(jié)構(gòu)與電荷對(duì)絮凝效果也有影響。一些報(bào)道指出,水體中的陽(yáng)離子,特別是Ca2+、Mg2+的存在能有效降低膠體表面負(fù)電荷,促進(jìn)“架橋”形成。 另外,高濃度Ca2+的存在還能保護(hù)絮凝劑不受降解酶的作用。微生物絮凝劑絮凝范圍廣、絮凝活性高,而且作用條件粗放,大多不受離子強(qiáng)度、pH值及溫度的影響,因此可以廣泛應(yīng)用于污水和工業(yè)廢水處理中。 微生物絮凝劑高效、安全、不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)藥、食品加工、生物產(chǎn)品分離等領(lǐng)域也有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。