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为了降低成本,以期为微生物絮凝剂的工业化生产创造条件,我们开发了复合型微生物絮凝剂。由于微生物絮凝剂组成结构比较复杂,目前,国内外在微生物絮凝剂絮凝机理方面,只是提出了一些假说。为了复合型微生物絮凝剂的产业化生产和利用,我们提出了对复合型微生物絮凝剂机理的研究。
文中重新阐明了复合型生物絮凝剂(CBF)的概念。运用微生物生理生态学原理,构建出复合型产絮菌群。CBF的絮凝活性物质主要分布在上清液中,其絮凝作用不是由菌体细胞产生的。CBF具有良好的热稳定性。CBF的成分复杂,但其中不含毒性物质。蒽酮反应、考马斯亮蓝、紫外扫描等的测定,证明絮凝剂CBF的主要成分为多糖类物质。用凝胶色谱柱测CBF分子量分布很宽,但其纯品的分子量分布较窄,其中的大分子物质分子量接近,Mw为4.79×105Da;红外光谱分析表明CBF的糖分子中既有氨基(或酰氨基),也有羧基和羟基;Zeta(ξ)电位测定及氢键和离子键检验结果表明,CBF与高岭土等无机颗粒之间的作用力为离子键,絮凝过程中存在架桥作用。
对高岭土及生物絮凝剂的絮凝形态进行了系统分析。通过对高岭土结构和粒度的分析,发现高岭土晶体带负电荷,因此颗粒之间存在静电排斥力,使得小颗粒难以形成较大的颗粒,从而难以在重力作用下自然沉降。利用原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实,有利于絮体沉降。通过XRD测定,发现Ca2+可以加强复合生物絮凝剂的桥联作用和中和作用。最终确定絮凝剂和高岭土以离子键的形式结合,之后主要通过架桥作用絮凝沉淀。
对复合生物絮凝剂的影响条件进行了探讨。絮凝过程中的最佳水力条件为快速搅拌为160r/min,快搅时间为0.5min;而慢速搅拌为40r/min,慢搅时间为15min组合时,絮凝效果最佳;通过沉降过程中悬浊液比重变化实验,得出复配生物絮凝剂的沉降性能好,沉降速度快,并证实在絮凝过程中不同絮凝方式在交替起着主要作用。这些为CBF的工业化生产和推广使用提供了理论依据,以期CBF产品工业化生产的早日实现。