專利名稱：多用途復合型光催化生物細胞載體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種多用途復合型光催化生物細胞載體的制備方法。
背景技術：
近年來，以生物膜法為基礎得以發(fā)展起來的生物濾池工藝得以廣泛應用。曝氣生物濾池簡稱BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)展，該工藝具有去除SS、C0D、B0D、硝化、脫氮、除磷、去除AOX (有害物質)的作用。曝氣生物濾池集生物氧化和截留懸浮固體一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池(二沉池)，具有容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質好，運行能耗低，運行費用少的特點。因此，該工藝廣泛應用于中水回用或污水深度處理中。作為一種嶄新的水處理工藝一曝氣生物濾池正處在推廣之中。但是，生物濾池中核心介質一一懸浮載體的研究阻礙了這兩種工藝的大范圍的應用。已有公知的懸浮載體，多為頁巖陶粒、活性炭顆粒等，其直徑3_5mm。這些濾料的優(yōu)點是使用簡便、易得。但又有掛膜效果差，生物膜易脫落等問題。而同時滿足適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的具有光催化功能的懸浮載體，又能滿足復合膜生物反應器內的懸浮載體則未見報道。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷或不足，本發(fā)明目的是提供一種多用途復合型光催化生物細胞載體的制備方法，該方法制備的多用途復合型光催化生物細胞載體是一種具有光催化功能的懸浮載體，適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的復合膜生物反應器內的懸浮載體。為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采用的技術解決方案是
一種多用途復合型光催化生物細胞載體的制備方法，其特征在于，該方法預先將經(jīng)無水乙醇、質量濃度0. 1%的檸檬酸、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將沉積反應液放入微波爐中，以300 W輻照5 min IOmin ；取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風干，得到多用途復合型光催化生物細胞載體；
所述的大腸埃希氏桿菌空殼制備方法是，以大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌，即將大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體與大腸埃希氏桿菌以數(shù)量比1 100制成懸濁液，大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體釋放后在細菌外殼上打一個小孔，深入到細菌細胞內部， 損壞細胞質和細胞核，使細菌只剩下一個空殼；
所述的沉積反應液的制備方法是，將氟鈦酸銨水溶液逐漸加入硼酸水溶液中，氟鈦酸銨水溶液和硼酸水溶液混合前的濃度分別為0. 01mol/L和0. 03mol/L，然后按0. lg/L加入納米TW2 P25粉末作為結晶誘導劑，攪拌30min，過濾得到透明的沉積反應液。本發(fā)明制得的多用途復合型光催化生物細胞載體，是一種納米級的光催化膜材料覆蓋的生物細胞載體。由于采用了微波輔助的方法，使得TW2顆粒均勻的沉積到載體內外表面上，得到了光催化劑TiA覆蓋層，這一薄層使得生物細胞載體表面更加均勻，利于生物掛膜，從而實現(xiàn)了懸浮載體的功效，此外，生物載體外部負載光催化劑，而內部適于生長生物膜。將該多用途復合型光催化生物細胞載體應用于膜曝氣生物濾池反應器中，可以在反應器中增加紫外光源，實現(xiàn)在無泡曝氣的同時將難降解有機污染物同時加以催化去除的目的。將該多用途復合型光催化生物細胞載體用于復合載體光催化生物反應器中，復合載體顆粒外層固載一定量的光化學催化劑，在外加紫外光源照射下，進行載體顆粒外層光催化降解；復合載體內部發(fā)生好氧生化反應，實現(xiàn)光催化和生化的有效結合。同時紫外光的照射可以減緩膜污染的發(fā)生，是一種復合載體光催化生物膜協(xié)同作用新技術。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于
(1)本發(fā)明采用微波輔助沉積的方法，使得TiA顆粒均勻的沉積到大腸埃希式桿菌內外表面上，得到了光催化劑TW2覆蓋層。覆蓋層不僅是光催化劑的載體，同時由于光催化劑T^2覆蓋層的存在，使得生物細胞載體內外表面更加均勻，利于生物掛膜。(2)生物載體外部負載光催化劑，可以實現(xiàn)光催化效能，而生物載體內部適于生長生物膜，可以抵擋紫外光照射，實現(xiàn)光催化和生化作用的有機結合。(3)生物懸浮載體應用于膜曝氣生物濾池反應器中，可以在反應器中增加紫外光源，實現(xiàn)在無泡曝氣的同時將難降解有機污染物同時加以催化去除的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點 (1)實現(xiàn)光催化和生化作用的的有機結合。(2)本發(fā)明用途較多，既適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的具有光催化功能的懸浮載體，又能滿足復合膜生物反應器內的懸浮載體。(3)制備簡便易行。本發(fā)明所采用原材料均為普通化工、及生物原材料，生產(chǎn)方便， 適用廣泛。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明做進一步的詳細描述。本發(fā)明的方法制得的多用途復合型光催化生物細胞載體，主要由以下原料組成 大腸埃希氏菌T偶數(shù)噬菌體，大腸埃希式桿菌；光催化材料沉積反應液(氟鈦酸銨
水溶液逐漸加入硼酸水溶液，混合前的濃度分別為0. 01和0. 03 mol/L。然后加入0. lg/L 納米TW2 P25粉末作為結晶誘導劑，攪拌30 min后過濾得到透明的沉積用反應液)。所用材料
蒸餾水，市售或自制； 無水乙醇，分析純，市售；
檸檬酸，分析純，市售；配成質量濃度0.1%的檸檬酸溶液； 氟鈦酸銨水溶液，濃度為0. 01mol/L ；硼酸水溶液，濃度為0. 03mol/L ； TiO2 P25粉末，為銳鈦型晶型，市售，技術指標二氧化鈦含量·》90%，晶型銳鈦型，平均粒徑20nm ；PH值偏酸性，晶型銳鈦型；外觀白色粉末，光催化效率》60% ；水分≤1% ；
大腸埃希氏菌T偶數(shù)噬菌體和大腸埃希式桿菌，按已知的方法自制。配制沉積反應液將氟鈦酸銨水溶液逐漸加入硼酸水溶液，然后按0. lg/L加入納米TW2 P25粉末作為結晶誘導劑，攪拌30min，過濾得到透明的沉積反應液。制備大腸埃希氏桿桿菌空殼用大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌(大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體與大腸埃希氏桿菌數(shù)量比為1:100，制成懸濁液)。大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體釋放后在大腸埃希氏桿菌外殼上打一個小孔，深入到大腸埃希氏桿菌細胞內部，損壞大腸埃希氏桿菌的細胞質和細胞核，使大腸埃希氏桿菌只剩下一個空殼。將預先經(jīng)檸檬酸(質量濃度，0. 1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將裝有沉積反應液的容器放入微波爐中，以300 W輻照5min lOmin。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯TW2脫落為止，自然風干，即可得到多用途復合型光催化生物細胞載體。以下是發(fā)明人給出的應用實施例 實施例1
將預先經(jīng)無水乙醇、檸檬酸(質量濃度，1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將反應液容器放入微波爐中，以300 W輻照5min。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風干，得到樣品加入固液分離型膜生物反應器形成復合膜生物反應器處理生活污水。生活污水的主要污染物指標C0D=200mg/L 300mg/L, B0D5=100-200mg/L, NH3-N=40_50mg/L，TN=40_50mg/L。生物載體內外表面易于掛膜，附著的生物膜起到了去除污染物和脫除總氮的作用。同時由于生物載體的沖刷作用，使膜清洗周期比同類材料膜生物反應器膜清洗周期延長一倍。處理后出水C0D=15-20mg/L， B0D5=5-10mg/L, NH3-N ^ Omg/L，TN= 10-15mg/L。出水水質遠低于國家標準(GB18918-2002) 規(guī)定的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準。實施例2
將預先經(jīng)無水乙醇、檸檬酸(質量濃度，1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將反應液容器放入微波爐中，以300 W輻照lOmin。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風干，得到樣品加入固液分離型膜生物反應器形成光催化型復合膜生物反應器處理某硝基苯廢水。硝基苯廢水的主要污染物指標 C0D=1000mg/L, B0D5=200mg/L, NH3-N=60mg/L,硝基苯=100mg/L。生物載體外表面的光催化劑 TiO2覆蓋層起到光催化去除難降解污染物作用，生物載體內表面附著的生物膜起到了去除污染物的作用。同時由于生物載體的沖刷和紫外光殺菌作用，使膜清洗周期比同類材料膜生物反應器膜清洗周期延長兩倍。處理后出水C0D<100mg/L，B0D5<30mg/L，NH3-N Omg/ L，硝基苯<2mg/L。出水水質達到國家標準(GB8978-1996)規(guī)定的污水綜合排放1級標準。實施例3
將預先經(jīng)無水乙醇、檸檬酸(質量濃度，1%)、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將反應液容器放入微波爐中，以300 W輻照15min。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風干，得到樣品作為膜曝氣生物濾池反應器懸浮載體預處理某焦化廢水。焦化廢水的主要污染物指標C0D=2000mg/L，B0D5=200mg/L, NH3-N=200mg/L, TN=250mg/Lo在紫外燈照射下，生物載體外表面的光催化劑TW2覆蓋層起到光催化去除難降解污染物作用，生物載體內表面附著的生物膜起到了去除污染物的作用。經(jīng)處理后出水 C0D<100mg/L，B0D5<25mg/L，NH3-N<20mg/L，TN<20mg/L。出水達到國家標準(GB8978-1996)規(guī)定的污水綜合排放2級標準。
權利要求
1. 一種多用途復合型光催化生物細胞載體的制備方法，其特征在于，該方法預先將經(jīng)無水乙醇、質量濃度0. 1%的檸檬酸、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將沉積反應液放入微波爐中，以300 W輻照5 min IOmin ；取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯T^2脫落為止，自然風干，得到多用途復合型光催化生物細胞載體； 所述的大腸埃希氏桿菌空殼制備方法是，以大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌，即將大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體與大腸埃希氏桿菌以數(shù)量比1 100制成懸濁液，大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體釋放后在大腸埃希氏桿菌外殼上打一個小孔，深入到大腸埃希氏桿菌細胞內部，損壞大腸埃希氏桿菌的細胞質和細胞核，使大腸埃希氏桿菌只剩下一個空殼；所述的沉積反應液的制備方法是，將氟鈦酸銨水溶液逐漸加入硼酸水溶液中，氟鈦酸銨水溶液和硼酸水溶液混合前的濃度分別為0. 01mol/L和0. 03mol/L，然后按0. lg/L加入納米TW2 P25粉末作為結晶誘導劑，攪拌30min，過濾得到透明的沉積反應液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多用途復合型光催化生物細胞載體的制備方法，該方法以大腸埃希氏桿菌T偶數(shù)噬菌體處理大腸埃希氏桿菌，使大腸埃希氏桿菌只剩下一個空殼。將經(jīng)無水乙醇、檸檬酸、蒸餾水超聲洗滌的大腸埃希氏桿菌空殼浸沒入沉積反應液中，然后將反應液放入微波爐中，以300W輻照5～10min。取出后用蒸餾水充分洗滌，直到無明顯TiO2脫落為止，自然風干,得到多用途復合型光催化生物細胞載體。本發(fā)明的方法簡便易行，所采用原材料均為普通化工及生物材料，生產(chǎn)方便，適用廣泛。既適用于無泡曝氣曝氣生物濾池的具有光催化功能的懸浮載體，又能滿足復合膜生物反應器內的懸浮載體。
文檔編號A62D3/10GK102249401SQ201110084618
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權日2011年4月6日
發(fā)明者關衛(wèi)省, 劉珊, 郭冀峰, 陳花果 申請人:長安大學