生物复合絮凝剂吸附絮凝过程、形态及机理研究

净水机理和药剂开发是水处理科技领域中受到关注和研究的活跃部分。目前生物絮凝机理研究尚不系统，限制了药剂的应用和新剂型的开发。形成鲜明对比的是,借助近年显微摄影和粒度-Zeta电位分析测试技术的发展，运用分形理论，无机高分子絮凝机理研究突飞猛进。项目拟针对前期开发的一种分子量差异极大的生物复合絮凝剂，利用分形理论展开吸附絮凝过程和形态的研究，探讨其絮凝机理：重点分析"三个关系"的相互作用，包括①生物复合絮凝剂高/低分子量部分理计量比与絮凝形态；②高岭土颗粒/生物高分子计量比与絮凝形态；③Ca2+助凝作用类型与絮凝形态的关系，以及对整个絮凝效能和机理的影响。该絮凝体系的研究，将有助于分析"细菌胞外分泌物-黏土颗粒- Ca2+-其他颗粒"在天然水体或水生物处理中絮体和活性污泥的形成过程，揭示其成絮规律和机理，在水科学和环境化学领域有重大意义。

从土壤、污泥和污水共21个样品中筛选得到8个产高效絮凝剂菌群，33%的微生物群落生产的微生物絮凝剂的絮凝率可达到90%以上，絮凝效果最好的絮凝剂为BF-CT，其最高絮凝率可达到96.0%。推测微生物群落的絮凝特性是环境微生物中普遍存在的一种性质。以DBP为唯一碳源的培养基和其他几种以多糖为碳源的培养基比较，更能筛选得到产高效絮凝剂菌群。.对5g/L的高岭土悬浊液进行絮凝试验，絮凝率最高的是BF-BCT，絮凝率为99.6%，出水浊度为5.3。对高岭土进行试验后发现，在搅拌条件为：200rad/min快搅60s，再50rad/min慢搅10min下，当助凝剂为0.5M CaCl2（溶于8.9mM双甘氨肽），絮凝剂和助凝剂的投加比为1:1，投加量为6mL。.选用Biolog全自动微生物自动鉴定系统，发现加油站土壤、松江大学城餐厅土壤和白菜田土壤微生物群落都对碳源有很好的利用，且所生产的微生物絮凝剂也有很好的絮凝效果，AWCD值高的微生物群落也更能产生高效絮凝剂。PC1为主要影响因子，其贡献率可达到83.61%，微生物的代谢情况能很好的区分开来。.从8个高效产絮凝剂菌群中分离得到9株高效絮凝剂生产菌，其絮凝率都可以达到94%以上。从筛选结果来看，高效絮凝菌以从B培养基（以邻苯二甲酸二丁酯为碳源）中筛选得到的菌株数为最多。对9株高效絮凝菌进行形态学鉴定、电镜观察、生理生化特征鉴定以及16S rRNA序列同源性分析鉴定。活性分布实验表明9株菌所产生的絮凝剂为胞外代谢物，从发酵上清液中通过醇提法提取活性成分，糖和蛋白质的呈色反应及定量反应都表明絮凝剂的成分既有糖也有蛋白质类物质；红外光谱分析结果表明，9种絮凝剂中都存在O-H 、N-H、C-H、酰氨基（—NHCOR）的C=O、羧基—COO－中的C=O等糖和蛋白质的典型基团的吸收峰，表明絮凝剂为糖蛋白类物质。.Zeta电位分析表明在絮凝过程中，絮凝体系的Zeta电位是不断升高的。絮凝机理为电性中和和压缩双电层作用，由于絮凝剂含有多个吸附位点，通过吸附架桥作用从而形成较大的絮体。粒径分析表明，絮体粒径大则絮体密度相对较大，沉降效果也较好，有利于絮体的去除。通过二维分形维数可知絮体紧实程度和空隙率大小，二维分形数越高，其絮体孔隙率越小，絮体越紧实。