[发明专利]一种接枝改性的复合型生物絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及接枝丙烯酰胺及二甲基二烯丙基氯化铵的复合型生物絮凝剂(CBF-AM-DMDAAC)及其制备方法，属于环境化学水处理剂技术领域。

背景技术

在水处理工艺中，混凝过程是不可缺少的前置单元操作技术，它决定着后续流程的运行工况、最终出水水质和运行成本，因而成为环境工程领域中重要的研究内容之一。而混凝处理效果的高低很大程度上取决于混凝剂的优劣。混凝剂属于高科技含量、高附加值产品，它在很大程度上决定着水处理技术与装备的创新发展、设施与工艺流程简化、运行费用以及水质净化质量。传统的无机混凝剂主要包括铝系和铁系混凝剂，其应用历史悠久，广泛用于水的净化处理和污水的脱泥处理等，具有除浊脱色能力强，对悬浮物去除率高等优点，但无机低分子混凝剂成本较高，腐蚀性较大，铝系混凝剂还存在毒性问题，在有些场合净水效果不理想。与无机混凝剂相比，有机混凝剂用量少，混凝速度快，受共存盐类、介质及环境温度影响小，处理过程短，生成的污泥量少，在国内外广泛用于石油、印染、食品、化工、造纸等废水的处理中。但其价值昂贵，且大多混凝剂本身或其水解、降解产物有毒，应用受到一定的限制。因此，新型、高效混凝剂始终是水处理环保技术领域中重点发展的支柱产业，也是水工业与水污染治理工程技术与设备创新发展的基础产业。

微生物絮凝剂(microbial flocculants，MBFs)是利用生物技术，通过微生物发酵、抽提、精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的水处理剂，是天然高分子絮凝剂中的重要种类，是由微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物，具有良好的絮凝沉淀性能，安全无毒，易于生物降解，不会给环境带来二次污染，其主要化学成分为多糖、蛋白质、糖蛋白、纤维素和脱氧核糖核酸等。由于MBFs不仅克服了无机和有机絮凝剂在使用安全和环境污染方面的问题，所以MBFs取代大部分传统的无机高分子和合成有机高分子絮凝剂将成为一种趋势。对MBFs的研究大多是针对单一菌群的，存在菌株筛选困难、培养成本高等缺点，最主要是存在着适用性不足的缺陷。解决这一难题的有效途径是用复合微生物产絮凝剂来代替单一菌群产絮凝剂，一般是经过多株菌混合发酵后制得复合型微生物絮凝剂。2003年，哈尔滨工业大学马放教授率先提出了复合型生物絮凝剂(CBF)，CBF是由F2和F6两株从土壤中筛选分离出的高效絮凝剂产生菌混合发酵产生。F2和F6经鉴定分别为放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)和球形芽孢杆菌(Bacillus sphaeicus)，其中，F2放射根瘤菌，保藏在美国模式培养物集存库，保藏编号为ATCC 4525；F6球形芽孢杆菌，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC 1.270。参见孟路等，复合型生物絮凝剂处理低温低浊水影响因素，哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨工业大学学报，2009，41(8)：42-45。对CBF的成分分析表明，CBF分子中含有较多的-OH基团和-COO^-极性基团。参见马放等，复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究，哈尔滨工业大学市政环境工程学院，环境科学学报，2005，25(11)：1491-1496。根据该论文测定结果表明，CBF的主要成分为多聚糖(90.6％)和蛋白质(9.3％)，CBF中含有羧基，且分别以-COO^-和COOH的形式存在。复合型生物絮凝剂的zeta电位约-40mV，负电性强，水处理效果欠佳。

复合型生物絮凝剂(CBF)的制备方法有中国专利CN1597571A(CN200410043861.4)复合型生物絮凝剂二段式发酵方法a、采用纤维素类生物质材料为原材料，使用物理-化学联用的方法进行预处理；b、配制培养液，添加无机盐，调节pH值后经灭菌处理备用；c、在上述培养液中投加纤维素降解菌，将纤维素转化为葡萄糖和纤维二糖，完成第一段发酵；d、投加絮凝剂产生菌，生成复合型生物絮凝剂。

发明内容

为了克服现有复合型生物絮凝剂技术的不足，本发明提供一种接枝改性的复合型生物絮凝剂及其制备方法，在现有复合型生物絮凝剂(CBF)上接枝丙烯酰胺(AM)及二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，对现有的CBF进行改性，获得一种高效价廉的复合型生物絮凝剂接枝丙烯酰胺及二甲基二烯丙基氯化铵絮凝剂(CBF-AM-DMDAAC)。

原料说明：