生物細(xì)胞固定化技術(shù)處理制革廢水

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1、生物細(xì)胞固定化技術(shù)處理制革廢水生物細(xì)胞固定化技術(shù)是指利用化學(xué)或物理的手段將酶、微生物細(xì)胞、動植物細(xì)胞、細(xì)胞器等生物催化劑自然固定或定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，保持其固冇的催化活性，并能被重復(fù)和連續(xù)使用。1916年,Nelson和Giffin發(fā)現(xiàn)蔗糖酶吸附在骨炭微粒上仍保持與游離酶同樣的活性，現(xiàn)在所講的固定化主要是以此為開端。隨后，人們?yōu)榱烁行У乩妹?，積極地進(jìn)行了各種固定化技術(shù)研究和開發(fā)。現(xiàn)在,固定化生物催化劑技術(shù)如雨后春筍般迅猛發(fā)展。它已經(jīng)由原來的單一固定化酶、固定化微生物細(xì)胞發(fā)展到固定化動植物細(xì)胞

2、、固定化細(xì)胞器、固定化原生質(zhì)休、固定化微生物分生砲了以及酶與微生物細(xì)胞、好氧微生物與厭氧微生物的聯(lián)合固定化(co2immobilization)等。近年來，固定化生物技術(shù)一直是水處理領(lǐng)域的研究熱點。固定化細(xì)胞技術(shù)已川于BOD與COD的去除、硝化2反硝化、脫磷、去酚、鼠的降解、LAS降解、重金屬離子的去除與回收以及印染廢水的脫色處理等。中國是一個制革人國，據(jù)統(tǒng)計,2006年屮國在5個主要產(chǎn)皮革國家(屮國、意人利、印度、韓國、巴西)中所占制革產(chǎn)量居于首位,份額為39%o然而，與此同時，制革工業(yè)對環(huán)境帶來

3、了嚴(yán)重的污染。制革污水是一種成分復(fù)朵、濃度較高的有機(jī)廢水，而且制革耗水量較大,廢水污染嚴(yán)重影響了制革行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此如何利用清潔生產(chǎn)技術(shù)和有效的廢水處理新技術(shù),已成為制革工業(yè)面臨的十分緊迫的課題。由于制革工業(yè)廢水的BOD5/CODCr的比值一般在0135?0160之間，污水的可生化性較好，運行成本低廉的生物處理是廢水處理的首選技術(shù)。H前生物固定化技術(shù)在制革行業(yè)的污水處理中已經(jīng)有一定程度的研究，并取得階段性進(jìn)展，有望將該技術(shù)更加廣泛更加成熟的應(yīng)用于制革廢水處理。1、固定化技術(shù)的原理與分類方法固定

4、化(immobilization)技術(shù)是使生物催化劑更廣泛、更有效應(yīng)用的一種重要手段。任何—?種限制生物催化劑口山流動的技術(shù)都可以用于制備固定化牛物催化劑。盡管目詢經(jīng)常采用的生物固定化方法主要有吸附法、包埋法、交聯(lián)法和截留法，然而，不同的研究者采用不同的分類方法,綜合考慮牛物催化劑與載體間的作用力、固定化生物催化劑的狀態(tài)、載體的來源及固定化生物催化劑的制備過程等因素，生物催化劑固定化方法則種類繁多。1.1載體結(jié)合法根據(jù)生物催化劑與載體間的作用方式,載體結(jié)合法又可分為四類:物理吸附法、共價結(jié)合法、離了

5、結(jié)合法、生物特界性吸附法。物理吸附法是利川吸附載體將生物催化劑吸附到其表面，從而制得固定化生物催化劑的方法，生物催化劑與吸附載體Z間的作用包括范德華力、氫鍵及靜電作用;共價結(jié)合法是利用氨基酸上的些殘基與經(jīng)過化學(xué)修飾而活化的載體之間通過共價鍵結(jié)合的方法，其特點是結(jié)合力強(qiáng)、不易脫落、熱穩(wěn)定性增加，但存在操作復(fù)雜、反應(yīng)條件不易控制、活性損失較人等問題;離-了結(jié)合法是利用生物催化劑與離子交換樹脂間形成離子鍵而實現(xiàn)固定化的方法;牛物特界性吸附法是指利用細(xì)胞與特殊的天然高分子物質(zhì)間的生物特異性作用來實現(xiàn)固定化,

6、在親合色譜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類固定化方法，該法主要用于酶的固定化。1.2交聯(lián)法交聯(lián)法乂稱為無載體固定化法，該法不利用載體，生物催化劑之間依靠物理的或化學(xué)的作用相互結(jié)合。因此，交聯(lián)法又分為化學(xué)交聯(lián)法和物理交聯(lián)法?；瘜W(xué)交聯(lián)法是指利用醛類、胺類、水合金屬氧化物等具冇雙功能或多功能壟團(tuán)的交聯(lián)劑與生物催化劑Z間形成共價鍵相互聯(lián)結(jié)形成不溶性的大分了而加以固定化的方法。而物理交聯(lián)法是指在微生物培養(yǎng)過程中,適當(dāng)改變細(xì)胞懸浮液的培養(yǎng)條件（如離了強(qiáng)度、溫度、pH值等），使微生物細(xì)胞間發(fā)生直接作川而顆粒化（pellet

7、ization）或絮凝（flocculation）來實現(xiàn)固定化的方法（形成的固定化微牛物常稱為顆粒污泥）。這是一種利用微工物自身作用進(jìn)行微牛:物固定化的方法,即所謂的自身固定化（或稱細(xì)胞間自交聯(lián)固定）。此法一般不需使用人工載體或包埋劑，所盂固定化時間長且受環(huán)境因素的影響大。1.3載體分隔法載體分隔法是指依靠載體對生物催化劑的物理阻扌當(dāng)來實現(xiàn)生物催化劑的固定化。載體分隔法又可分為包埋法和微膠囊法。將綸物催化劑限制在聚合網(wǎng)絡(luò)屮的方法稱為包埋法;微膠囊固定化法是指通過乳化作用（emulsification

8、）將生物催化劑包埋在各種多聚物制成的半透性微膠囊內(nèi)的方法。1.4系統(tǒng)截留法系統(tǒng)截留法是利川各種半透膜（如滲析膜、超濾膜，反滲透膜、中空纖維膜等）將生物催化劑以町溶形式限定在一定的空間范圍內(nèi)，或?qū)⑦^濾、離心、沉淀后的牛物催化劑返回到卞物反應(yīng)器屮循環(huán)使用的方法。1.5聯(lián)合固定化技術(shù)聯(lián)合固定化（^immobilization）?初是指把外來酶結(jié)合丁?固定化完整細(xì)胞上。后來，人們乂發(fā)展到將兩種酶、兩種微牛?物細(xì)胞或化物催化劑（酶、細(xì)胞）與底物或其他物質(zhì)聯(lián)合同定在一起。聯(lián)合固定