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1、微生物固定化载体 固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上， 限制或定位于一定的空间区域使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的现代生物技术.固定化微生物具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点。近年来固定化微生物技术的研究非常活跃，发展很快，已遍及环境保护、食品工业、化学分析、能源开发、医学和制药等多种领域，并得到了广泛的应用。同时，对载体材料的性能也提出了更高的要求。载体材料的性能对固定化微生物功能的发挥起着至关重要的作用，有关固定化载体材料的研究也就显得非常重要 1。微生物固定化对载体材料的要求 载体材料的主要作用是为微
2、生物提供栖息和繁殖的稳定环境。根据所固定的微生物种类以及固定化方法与工艺的不同， 需要制备不同的周定化载体材料.制备合适的载体材料是固定化细胞技术的关键， 在选择和制备载体材料时,必须考虑所固定微生物的生理习性及其应用的环境条件。一般情况下。理想载体应该具有以下特征： （1）载体对细胞呈惰性，对微生物无毒害； （2）具有高的载体活性，固定化细胞密度大； （3）力学强度和化学稳定性好，耐微生物分解;（4）操作简便,易于成型； （5)底物和产物的扩散阻力小，具有良好的传质性能；(6）微生物的活性回收率要高,能较长时间使用和重复使用； （7）原料易得,成本低. 2.固定化载体材料的种类 2.1 天然
3、载体材料 天然无机类载体材料主要有沙粒、沸石、硅藻土等。天然有机载体材料的究和应用较多，它们主要是天然多糖类材料,如纤维素及其衍生物、琼脂、角叉莱胶、海藻酸盐、卡拉胶。 2.2 合成高分子载体 该类材料应用较多的主要是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、羧甲基纤维素等. 2。3 人工无机载体材料 多孔陶瓷、活性炭、微孔玻璃、泡沫金属等人造无机载体，大多具有多孔结构，在与微生物接触时,利用吸附作用和电荷效应把微生物固定.表 1 为具体固定化载体固定微生物的吸附物质的效果表.表 2 位固定化载体的特性. 表 1 常见的固定化载体 材料 吸附对象 固定化对象 吸附效果 能否固定化 文献名 沸石 氨氮 活性污
4、泥 氨氮的去除率达到60左右 能 沸石联合微生物固定化去除微污染水体中氨氮的研究 沸石 氨氮 SHJ 一 1菌 去除率为9972 能 石固定化细胞处理农村生活污水中氨氮效果研究 沸石 磷 SHJ 一 1菌 磷去除率为8990 能 沸石固定化细胞处理农村生活污水中磷的效果研究 沸石 氰化物 降氰菌20530l 降解率达到99以上 能 沸石固定化细胞降解氰化物的初步研究 沸石 氰化物 产碱杆菌DN25 降解率达到 99 能 沸石固定化细胞降解氰化物的实验研究 聚乙烯醇和海藻酸钠 磷 反硝化聚磷菌 除磷效率已达945 能 固定化反硝化聚磷茵制备方法的研究 海藻酸钠 硝态氮 生物质炭 吸附量为2591
5、mg/kg 能 固定化改性生物质炭模拟吸附水体硝态氮潜力研究 海藻酸钠 pd 地衣芽孢杆菌 吸附率达81 能 细菌吸附 Pd2+的研究 PvA+海藻酸钠 pd 地衣芽孢杆菌 吸附率达78 能 细菌吸附 Pd2+的研究 琼脂 pd 地衣芽孢杆菌 吸附率达 75% 能 细菌吸附 Pd2+的研究 明胶 pd 地衣芽孢杆菌 吸附率达74 能 细菌吸附 Pd2+的研究 聚乙烯醇废水毒性 大肠杆菌 能 聚乙烯醇一海藻酸钠一活性一海藻酸钠 炭固定化大肠杆菌在不同水体中的毒性检测 硅藻土 邻苯二甲酸二r 酯 微生物菌落 降解率速 84 5 能 硅藻土吸附固定化微生物对邻苯二甲酸二丁酯的降解特性研究 活性炭 铂
6、钯 改性活性炭 吸附率达90以上 能 改性活性炭吸附铂和钯的研究 稻壳生物炭 废水中氨氮 硝化菌 去除率可达85% 能 生物炭固定化硝化菌去除水样中氨氮的研究 松木生物炭 废水中的苯酚 菌悬液 去除率可达80 附着在表面 生物炭固定化微生物去除水中苯酚的研究 松针生物炭 含油海水 石油降解菌 去除率可达 70。1 附着在表面 生物炭固定化菌剂对含油海水中石油的去除 壳聚糖海藻酸钠 废水氨氮 硝化细菌 去除率可达 80。1 能 壳聚糖海藻酸钠固定化硝化细菌去除水体中氨氮的研究 海藻酸钠、明胶 Pb 面包酵母菌 去除率可达86.2 能 固定化微生物细胞吸附铅的研究 表 2 常见固定化载体的特性 材
7、料 改性难易 成本高低 是否容易固定化 材料特征 生物炭 易 廉价 是 松疏多孔、 表面积巨大吸附能力、 抗氧化力和抗生物分解能力 沸石 易 廉价 是 大量的空腔和孔道，具有较大的开放性和内表面积， 可交换碱、 碱土金属阳离子和中性水分子 壳聚糖 易 廉价 是 原料丰富、 廉价、 无毒无味、可生物降解、 无二次污染等优点 聚乙烯醇（PVA） 易 较高 是 色无毒、 生物相容性好、 抗微生物降解能力强、 化学性能稳定且力学性能优良的合成高分子聚合物， 海藻酸钠 易 较高 是 具有很好的稳定性和黏性， 且价格低廉 3。固定化微生物吸附铂钯 国内少有文献报道利用海藻酸钠、PVA、壳聚糖、生物炭等固定
8、化载体固定化微生物吸附铂钯的研究，吸附重金属离子与净化废水的研究较多。有研究表明,PVA 中添加SA 可以避免固定化颗粒制备过程中的粘连现象，改善 PVA 的成球性，以生物炭为载体制备固定化菌剂投加入土壤后，会促进污染物由土壤向固定化载体迁移，使固定化载体同时富集微生物和污染物，增加微生物和污染物的接触，实现污染物的富集降解一体化，有助于促进土壤修复效果。综合以上，又考虑到固定化载体的成本，结合实验室的条件，故可以设计以下实验： （1）利用海藻酸钠做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子研究. （2）利用 PVA 做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子研究。 （3)利用生物炭做为固定化载体， 固定大肠杆菌或普罗维斯登菌,吸附重金属离子研究。 （4)利用以上三种材料的两两混合或者三者混合做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子研究.
