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1、包埋法固定化微生物问题初探韩斌 (南开大学环境科学与工程学院 环境科学系)指导老师：李莹 蔡宝立 潘继伦摘 要 本文概括介绍并比较了固定化技术的几种主要的方法，并对目前笔者正在进行的包埋法固定化试验中的两个方法海藻酸钠包埋法和PVAH3BO3包埋法做了一定的介绍和不同方法的比较。最后，简要介绍了固定化细胞的性能的评价以及该种技术的应用和前景。关键字 固定化 包埋法 海藻酸钠 PVAH3BO3 载体1、 引言固定化微生物技术使用化学或物理手段，将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。最初主要用于发酵生产，70年代后期，被利用到水处理领域，近年来则成为各国学者研究的热点。
2、固定化微生物技术克服了生物细胞太小，与水溶液分离较难，易造成二次污染的缺点，保持了效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的优点，在废水处理领域有广阔的应用前景。在实际应用过程中，如何固定、何种载体，才能使固定化微生物能较长时间的保持一定的强度和活度，才能降低固定化成本，延长固定微生物的使用寿命，是该技术在污水处理中得到广泛应用的关键。2、 常用的固定化方法废水处理中常用微生物固定化方法主要有：包埋法、交联法、载体结合法。 2.1包埋法包埋法的原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。凝胶聚合物
3、的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。固定化微生物细胞的实用化对包埋载体的要求包括：（1） 固定化过程简单，易于制成各种形状，能在常温常压下固定化；（2） 成本低；（3） 固定化过程中及固定化后对微生物无害；（4） 基质通透性好；（5） 固定化细胞密度大；（6） 缩载体棒内细炕胞漏链出少游，外韵面的良细胞客难以幸进入酿；（7） 年物理笔强度遥和化专学稳撤定性喂好；（8） 催抗微尽生物遇分解欺；（9） 羊沉降骡分离辟性好木。攻 在铸这些择要求链中，鸣（1斧）和么（2凭）涉郊及固闲定化盈细胞状制备转的成咳本；着（3班）雄（6金）针寿对固如定化民细胞暂的催帆化活乳性；踩而（汁7）
4、汽（警9）终则是莫出于校对固姻定化污细胞炼的操栗作稳牙定性蚕的考钥虑。周2.顿2交暗联法羞交联妙法是要使用尾双功励能的光试剂柳与酶君分子竹进行裤分子器间的隶交联向固定堡化方唉法。两由于损酶蛋奇白的订功能刚团参清与此塞反应燃，所引以酶问的活忌性中嚷心构静造可产能受穴到影牢响，于而使副酶显喘著失商活。晚此外蔽，交册联剂父如戊性二醛储等价勿格昂择贵，煎限制夏了其牧应用贡。披2.礼3吸垒附法浓又称豆载体税结合任法，刊是通改过物焰理吸颗附、鸽化学欢或者植离子惹的结浓合，棕将微辈生物鞭固定猛于非鼻水溶赴性载医体。吼这种孤方法遭操作宪简单砖，对焰微生脱物活爪力影关响小但，但能所结虑合的锦微生未物数鼓量有巷限
5、，锦反应蔬稳定甚性和五反复饮使用座性差愿。主兰要分绣为物阁理吸盛附法昂、共祥价结努合法屈、离慕子结洞合法灯和生摘物特忽异性接吸附械法四民种方怨法。息2.老4三血种固还定化旗方法际的比登较缠尽管左固定将化方扒法多猫种多伞样，堵但没漏有一管种理细想的沈、普箭遍适庸用的么方法第。交静联法萄突出乖优点滤是可污以获底得很柴高的净细胞盟密度便，但蹦由于而缺乏拉良好纵的机醉械强短度而厚不能姻得到兄广泛滤的应没用。患吸附唐法的职固定娇操作徒简单弯，条旱件温踪和，捕而且槽载体敢可以亿再生歉；但蝇是细肤胞与盗载体电之间询的结它合力短较弱鸣，因却此操跃作的视稳定欲性不阻好。药包埋杀法有胁较好勤的综摔合性牲能，井催化
6、浩活性港保留业和存汉活力燃都比贼较高侵，且法包埋隐在反包应工纤程（波包括蓬反应胳器的堪设计吉、操收作稳者定性背等）挽中应裳用灵察活，突因此袋，包敞埋法浑成为克整个飞固定料化生笛物催谅化剂迁技术会中应雾用最素广泛基的固逃定化瘦方法炊；但像是包捷埋法猫的扩改散阻超力较陕大，坏使细住胞的洽催化哄活性答受到穴限制前，且甘不适悦用于腰涉及抛大分亲子物桐质的气反应贫。三重种固米定化夺方法允总结碌于下脏表：造表一租 三织种固僚定化倾方法赖的比王较衡性 稼 订能宿交联家法扣吸附限法剪包埋灾法滋制备干的难种易跑结合痒力食活性挽表面面固定喘化成尸本央存活浮力唐适用乎性怕稳定不性议载体扒的再翠生样空间撞位阻偶适中杰
7、强陆低话适中咬无懒小垫高碧不能债较大检易墙弱扬高海低灿由绿适中馋低裳能硬小怀适中沿适中忍适中蜻低篇有忘大岛高稼不能拍大3、 型包埋式法固畜定化绑微生梢物的南两种琴方法歇举例系天然是高分房子多酬糖类拘的海哭藻酸静钠，差具有垃固定荐化成游形方穗便，洋对微扔生物手毒性怀小以泊及固菊定化笨密度涛高等歪优点耗，但菌是其宰抗微从生物楚分解汤性能穷较差肠，机见械强运度较参低，浇同时至海藻耳酸钠帅凝胶拌再高疲浓度每的磷咱酸缓点冲液芽的反迈复冲斗击下填，经腥过一惰段时月间，眯颗粒被变软鲁、粘旅连。驳合成瑞高分某子化卷合物昼中常淋用的很载体晋材料兄是聚征乙烯惧醇（面po律ly基vi蜂ny侦l 矛al清co踢ho杏
8、l 析简称五PV鬼A）撇，其熟突出盯优点河是抗昼微生括物分犹解性恳能好王，机皇械强犁度高式，化泥学稳饼定性吴能好御。但忘是聚睬合物殊网络胆的形薯成条死件比讨较剧识烈，但对微挠生物辛细胞拍的损货害较据大，拌而且典成形始的多低样性僻和可阅控性佳不好五。下迫面将多对这套两种到包埋催方法盐作一喝个简增单的抽介绍润：硬3.驼1海罩藻酸坦钙包驱埋法赠3.蒙1.泽1原庙理般酱候海藻体酸钙滑包埋苹法是先一种没使用均最广呀、研产究最恢多的桃包埋受固定淡化方崇法，颈它具殊有固客化、罢成形引方便仁，对见微生杆物毒泰性小塔，固傍定化斑细胞换密度罗高等字优点属。熊海藻虚酸是虹用于圾包埋馒固定桌化微里生物客的第桃一个诵聚
9、合贺物，巷但是节当存厦在高酬浓度神的K落+情、M穷g蹈2+僵、磷陵酸盐撞以及郑其他爪单价瑞金属怪离子劣时，造海藻妨酸钙裹凝交钞的结牺构会泛受到光破坏骡。此诸外，玻由于系海藻历酸钙烛凝胶卡网络陷的孔汽隙尺斯寸太匙大，扮酶可细能会所从网恋络中隐泄露游出来们，因婶此不情适合叹大多拳数酶尖的固骄定化弄。匙海藻喜酸盐颂是棕阁色藻坡类的谣胞内基产物惰，它鬼由两猎种不呀同类蝇型的需单糖愿组成堡，即漠1，扒4偏受疑延D折国甘露归糖醛丝酸（涨M）前和1盗，4容加于述L侄悦古洛制糖醛也酸（辰G）无。海荒藻酸塞盐是啊一种吗聚合咸物。抵海藻己酸盐缎不能兵形成尖热可射逆性耕凝胶荣。通奖常是踏在其拢钠盐准溶液列中加负入二
10、梁价离乖子，饶如C核a带2+较，通取过C掉a乏2+鲁取代乘Na肠+斥来形巷成凝率胶网拼络。如凝胶杰的性影质与馅引入亲的二陶价阳赢离子里及海根藻酸息钠的咐类型殃（主炕要是蒙两种晋单糖线的组株成比违例）问有关辈。灿二价鲜阳离助子对丰凝胶押的机殊械强轰度有舞较大候的影猎响，干元素旬周期斑表的列第二售主族策金属屠离子奥于海奉藻酸矛钠盐凑形成文的凝秀胶，赶其强怀度顺盏序如致下：己Ba伤2+太S麻r咐2+比C默a贤2+芝竖Mg舅2+州利用料海藻屡酸钠趁凝胶拌固定招化微含生物困法安土全、默快速代、制芳备简逆单，贞反应荐条件跑温和表，成喷本低尖廉且绘适用堡于大脾多数心微生已物的表固定每化。炎3.咏1.棋2固葵
11、定化牵方法潜以海页藻酸饥盐为栏载体鬼，建揭立包忧埋固静定化阿微生盼物的鞠方法夕如下商：丰方法生I敬猫将海乳藻酸蜜钠加深热溶猾于水霞；产锹将海计藻酸传钠溶挂液与劝微生誓物细贯胞混咏合均葱匀，齿使海疾藻酸泥钠最伞终浓退度为馒2%基4腿%；置率将海谎藻酸宣钠与识菌体刑混合蝴液用陶针形篮管滴寒入5少%唐10奸%的途Ca随Cl跌2许溶液劫中，智固定淘化7杏8掠h；普真滤出五颗粒计，用袭生理着盐水捧洗净岂，备协用。绪方法番 I博I赴众将按饺方法蓬I制担得的汁固定歼化细查胞颗姿粒置淘于0唯.0项6m棍ol治/L惧的己盖二胺砖溶液由中搅瓦拌1顺2副h；旦技滤出鉴颗粒刮，水爪洗后凑，用清0.选5%钞戊二机醛交较
12、联5立mi锁n；甩拌滤出丈颗粒喂，用湿生理水盐水锻洗净色，备疗用。辣方法挎II菜I型庙将按腾方法坦I制涉备的告固定额化颗位粒浸嗽泡于牌下列呈溶液抢中：崖圣壳聚向糖 银0.厅5%忘刘 C玉aC刘l政2活 0慨.2节mo粘l/描L 山 p困H 默6.霉0朋颈滤出绑颗粒债，水刻洗后辜，用毯0.稳5%听戊二妥醛交那联5竹mi泳n；倦果滤出瓶颗粒躁，用院生理勤盐水号洗净钞，备落用。壳 分谊别利墨用以龄上三电种固魔定化距方法婚，包闲埋黑藏曲酶产细胞买，比钟较各室种固翠定化糖细胞淹的活密性，刊其结惹果如闸表二晃：巧朵污怎晴姥确国竖杀延兆表二妇 海菜藻酸闲钙包雅埋法域的比器较剩固定足化方槽法广方法忠I迁方法奋
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14、红性试晴验，弄确定盈是否丙采用轧改种柄交联蛛剂。撕3.务1.斜3海领藻酸困钠包楚埋法央固定疮化试广剂对腾细胞妈活性迟的影回响歌（1稳）海圣藻酸革钠对悠细胞报活性弦的影粥响饺面济海藻圆酸钠云是一枣类天矩然高陶分子庙多糖惧类，钻对微伯生物毕没有纷毒害傍作用聚。但剧海藻念酸钠眉的浓仙度会钞影响谊固定侍化细惹胞的驰机械匆强度亦、质喷量传谣递等召，进续而影颗响到丽微生迹物的惠活性培。映海藻杀酸钠痰浓度爹对固诵定化茶细胞飞活性燕的影蛋响如们表三浮所示掉。星表三碗 海下藻酸钉钠浓馅度对煤细胞颂活性旋的影谋响疗海藻恰酸钠储浓度疗/%早细胞王相对侨活性遇/%宾成球音难易板海藻锁酸钠宰浓度重/%独细胞修相对朝活性
15、慈/%良成球主难易盼1.钱0轰56梳.2戏易那2.族5亲5现2.津3膝易悦1.掘5叶57雁.1寻易跨3.销0沟45篮.6狱较难晴2.爷0蚕55裹.4赵易鸭（2厉）C游aC附l创2敏浓度凡细胞玩活性镜的影欣响赖在海铜藻酸泉钠包训埋固院定化汉过程玻中，农凝胶瘦化剂紧Ca盏Cl算2良中的姨Ca圈2+同于海隙藻酸针钠根深离子散螯合继形成附不溶升于水柴的海浇藻酸齿钙凝灾胶，拴从而楚将细端胞固站定。饭Ca垮Cl制2急溶液维的浓钓度对粮固定雪化细途胞颗要粒机春械强赔度的乔影响嫌见表盯四。屠表四侮 C台aC纵l唱2串浓度葱对固备定化赵细胞束凝胶轧机械庸强度盟的影缺响谱Ca刘Cl隔2驶浓度征/%属2华3证4怪5锄10论机械执强度业较好队较好产较好咬好阔好愤随着昂Ca薪Cl梁2货浓度菊的增化加，馒微生烈物细并胞的竭活性豪降低迫。当团Ca戴Cl宫2测浓度派低于诸5%等时，凯细胞菜活性篇可以针保持求在8素0%给以上带；但诉是当历Ca并Cl猫2饺浓度珍达到含10碰%，棒细胞据活性巴下降裂到6坝0%汪左右带，主夏要原肤因估援计有杨两种
