申请日2012.10.15
公开(公告)日2013.01.16
IPC分类号B01J20/26; B01J20/30; D06M14/16; C02F1/28; D06M14/10; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种用于处理高浓度苯酚废水的微生物复合载体材料及其制备方法，将丙烯酸酯类单体、引发剂、溶剂和水配制后搅拌均匀，加入纤维载体，90℃～100℃下聚合反应1～4小时，洗除未反应的单体、溶剂以及杂质得到吸附载体材料;用培养基对菌体进行复苏和活化，进行若干天的连续驯化培养，将吸附载体材料裁剪成小块，浸入到驯化好的菌液中进行挂膜，即得微生物复合载体材料。用负载好微生物的复合载体材料处理不同苯酚浓度的溶液，苯酚可以完全被降解，最终产物为CO2和H2O。不仅打破了传统生物降解法的浓度上限限制，同时也解决了吸附法中吸附剂的原位再生问题，延长了吸附剂的使用寿命，减少了处理费用，也避免了二次污染。
权利要求书
1.一种吸附载体材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将丙烯酸酯类单体、引发剂、溶剂和水配制后搅拌均匀，按照质量 百分比，相对于单体的量，引发剂的量为0.01%～5%，溶剂的量为100%～200%; 水的量为100%～500%，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈，所述 溶剂为甲苯或乙酸乙酯;
(2)将纤维载体加入步骤(1)的共聚体系中，于90℃～100℃下聚合反 应1～4小时，洗除未反应的单体、溶剂以及杂质得到吸附载体材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的 丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、十碳以上甲基丙烯酸酯、甲基 丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的纤 维载体为聚丙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、海绵、芳纶、无纺布中的 一种或多种。
4.一种吸附载体材料，由权利要求1～3任一项所述的制备方法制备。
5.一种高浓度苯酚废水处理用微生物复合载体材料的制备方法，其特征 在于，包括下述步骤：
a、吸附载体材料的制备
(1)将丙烯酸酯类单体、引发剂、溶剂和水配制后搅拌均匀，按照质量 百分比，相对于单体的量，引发剂的量为0.01%～5%，溶剂的量为100%～200%; 水的量为100%～500%，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈，所述 溶剂为甲苯或乙酸乙酯;
(2)将纤维载体加入步骤(1)的共聚体系中，于90℃～100℃下聚合反 应1～4小时，洗除未反应的单体、溶剂以及杂质得到吸附载体材料;
b、微生物的驯化及固定
首先用培养基对菌体进行复苏和活化，然后将处于对数生长期的菌体进 行若干天的连续驯化培养，将步骤a制备好的吸附载体材料裁剪成小块，浸入 到驯化好的的菌液中进行挂膜，得微生物复合载体材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的丙烯 酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、十碳以上甲基丙烯酸酯、甲基丙烯 酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的纤维 载体为聚丙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、海绵、芳纶、无纺布中的一 种或多种。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤b中所述的菌体 为假单胞菌属、念珠菌属、红球菌属、毛孢子菌属中的一类。
9.一种高浓度苯酚废水处理用微生物复合载体材料，由权利要求5～8 任一项所述的制备方法制备。
说明书
高浓度苯酚废水处理用微生物复合载体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机高分子复合载体材料，具体涉及一种可用于处理高浓 度苯酚废水的微生物复合载体材料及其制备方法。
背景技术
含酚废水是常见的高毒性、难降解有机废水，主要来源于石油炼制、煤化 工、染料、造纸、农药、医药等生产过程，具有排放量大、污染面广、危害严 重等特点，其毒性不仅会妨碍水生生物的生长与繁殖，而且会危害人类健康， 酚类化合物早已被美国国家环保局列为129种优先监控污染物的名单之中。苯 酚废水也是我国水污染控制中的重点。多年来，各种各样的处理方法被应用到 苯酚废水的处理过程中。其中，吸附法是在实验室或者工业生产中最常用和效 率比较高的处理方法，但是这种物理处理方法的吸附选择性差，处理成本较高， 同时也很容易造成二次污染;生物降解法是一种实用的、经济的、环境友好的 处理技术，但是它有一个致命的弱点，承受不了高浓度苯酚的负荷冲击，不能 直接用来处理高浓度的苯酚废水(在工业生产中的苯酚废水中苯酚含量往往达 到3000～5000mg/L)。
在过去的二十几年中，诸多的研究者已经花了大量精力研究了不同的微生 物对苯酚的降解，生物降解法在苯酚的降解技术中也已经相当成熟了。然而， 在传统的生物降解技术中，大部分对微生物起固定作用的载体材料本身仅仅起 到一个负载介质的作用，本身对苯酚并没有吸附作用。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良的微生物复合载体材料， 以克服上述缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种高浓度苯酚废水处理用微生物复合载 体材料及制备该材料的方法，将吸附法与生物降解技术相结合，通过将降解苯 酚的微生物固定到本身具有良好吸附性能的载体材料表面来完成苯酚的吸附和 降解过程。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的制备高浓度苯酚废水处理用微生物复合载体材料的方法包括下述 步骤：
1、吸附载体材料的制备
(1)将单体、引发剂、溶剂和水配制后搅拌均匀，按照质量百分比，相对 于单体的量，引发剂的量为0.01%～5%，溶剂的量为100%～200%;水的量为100%～ 500%。
其中，所述单体为丙烯酸酯类;所述引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异 丁腈;所述溶剂为甲苯或乙酸乙酯。
优选的，所述的丙烯酸酯类为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、十碳以上甲基丙 烯酸酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的一种或多 种。
(2)将纤维载体加入步骤(1)的共聚体系中，于90℃～100℃下聚合反应 1～4小时，洗除未反应的单体、溶剂以及杂质得到吸附载体材料。
所述的纤维载体为聚丙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、海绵、芳纶、 无纺布中的一种或多种。
2、微生物的驯化及固定
首先用培养基对菌体进行复苏和活化，然后将处于对数生长期的菌体进行 若干天的连续驯化培养，将步骤1制备好的吸附载体材料裁剪成小块，浸入到 驯化好的的菌液中进行挂膜，即得微生物复合载体材料。
所述的菌体为假单胞菌属、念珠菌属、红球菌属、毛孢子菌属中的一类。
用负载好微生物的复合载体材料处理不同苯酚浓度(<5000mg/L)的溶液， 溶液中的苯酚经过处理可以完全被降解，最终产物为CO2和H2O。
本发明设计制备的自身对苯酚具有吸附选择性的纤维基树脂型吸附材料作 为载体，基体表面复合的高分子层为丙烯酸酯类聚合物，由于其结构中酯基的 存在而对水体中的苯酚产生较强的范德华力和氢键作用，对苯酚具有较好的吸 附选择性。将含酚废水中的苯酚先富集于载体材料表面，溶液中剩余苯酚进一 步被负载的菌群降解，同时随着溶液中苯酚浓度的降低，会有部分苯酚从载体 材料上释放出来，继续被菌群降解，从而完成直接处理高浓度苯酚废水的过程， 最终达到含酚废水的彻底净化。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、由于本发明以纤维类基材为载体承载高分子材料制备得到多孔性海绵状 复合材料，改善了单纯树脂类吸附剂生物相容性差的问题，可以在复合材料上 负载微生物完成苯酚的降解。
2、由于单纯的吸附法在吸附饱和的时候需要解吸过程，因此将生物降解法 引入到吸附法中，使复合材料实现原位再生，延长了使用寿命，不仅减少了使 用成本，而且避免了二次污染。
3、由于复合材料为多孔性海绵状，因此可以负载更多的微生物，同时也可 以减少流动阻力，提高了对苯酚的处理效率。
4、复合材料在初期对苯酚的吸附速度很快，可以在短时间内降低苯酚的浓 度，避免了高浓度的苯酚废水对微生物的毒害，因此，使其可以直接应用到高 浓度苯酚废水的处理中，拓展了生物降解法的适用范围。