本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種固定化除氨菌系的改性沸石，是以斜發(fā)沸石為原料，用濃度為4mol/L的NaCl溶液，室溫條件下攪拌處理24h，再用去離子水反復(fù)沖洗至中性，過(guò)濾后105℃脫水制備而成。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)還涉及了此種改性沸石的用途以及固定化除氨菌系的方法。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)對(duì)天然沸石進(jìn)行了改性，并將其用于固定化除氨菌系，使改性沸石的吸附作用和除氨菌系的除氨作用相互結(jié)合；本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)將天然沸石與除氨菌系在一定的條件下制備成固定化顆粒，固定化顆粒表現(xiàn)出良好的除氨能力，并且與游離菌相比，經(jīng)過(guò)改性沸石固定后的除氨菌系表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境變化良好的適應(yīng)性，大大擴(kuò)大了該菌系的應(yīng)用范圍。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于生物處理領(lǐng)域，涉及一種固定化除氨菌系的改性沸石。
技術(shù)介紹
養(yǎng)殖場(chǎng)中大部分臭氣由畜禽圈舍、糞便堆放場(chǎng)及處理場(chǎng)產(chǎn)生。據(jù)研究，在以上惡臭 來(lái)源中，惡臭產(chǎn)生最高峰在堆糞發(fā)酵過(guò)程中。動(dòng)物在生長(zhǎng)過(guò)程中不斷從飼料中攝取蛋白質(zhì) 提供自身的代謝平衡，攝入的蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)消化道后，被各種酶分解為游離脂肪酸后吸收利 用。消化吸收過(guò)程中，還會(huì)有一小部分氨基酸及蛋白質(zhì)能量物質(zhì)隨糞便排出體外。在推積 發(fā)酵的過(guò)程中大量的微生物對(duì)其分解，在酸性條件下進(jìn)行脫羧基，會(huì)產(chǎn)生胺及硫化物，在堿 性條件下進(jìn)行脫氨基則產(chǎn)生氨氣及揮發(fā)性脂肪酸，這也是糞便產(chǎn)生惡臭氣體的主要原因。 從環(huán)保及能源利用的角度來(lái)看，對(duì)于惡臭氣體的防治包含兩方面的意義，一方面 是單純的去除排泄物中的惡臭成分，使其不會(huì)造成空氣環(huán)境污染；另一方面是去除惡臭成 分后可轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉床牧希瑢?shí)現(xiàn)資源再利用。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐，惡臭氣體的治理方法得 到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前研究成果，動(dòng)物糞便已不僅僅作為農(nóng)家肥料使用，在加工處理后，可 轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w燃料、飼料添加劑、作物化肥等商品。目前。臭氣的主要治理手段可分為：物理 法、化學(xué)法及生物法。 生物除臭法憑借著凈化率高、操作簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為 廣泛的除臭方法之一。該方法除臭是在微生物的作用下，使糞中的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)物的 過(guò)程，從而達(dá)到無(wú)害化除臭的目的。自然界中廣泛存在微生物，將具有能分解、利用惡臭物 質(zhì)的微生物篩選出來(lái)，經(jīng)過(guò)人工的馴化和擴(kuò)大培養(yǎng)，將微生物應(yīng)用于糞便處理，起到了去除 臭氣的效果。由此，此方法被認(rèn)為最具前景的除臭方法。 微生物除臭的原理是微生物將糞便中的有機(jī)物攝入自身體內(nèi)，經(jīng)過(guò)自身的消化、 分解轉(zhuǎn)變成供給自身活動(dòng)和代謝的養(yǎng)分，最后將代謝物從體內(nèi)排除的過(guò)程。由于微生物降 解臭氣分子受相態(tài)影響，所以臭氣分子移位轉(zhuǎn)變過(guò)程普遍以荷蘭學(xué)者Ottengraf提出的生 物膜理論解釋。該理論認(rèn)為：生物除臭大致經(jīng)歷三個(gè)步驟，首先，臭氣中有機(jī)物從氣相迀移 至液相。其次，溶于液相后，由濃度差的作用與生物膜接觸，并被生物吸附、吸取。最后，經(jīng) 生物分解作為自身生命活動(dòng)的養(yǎng)分。 但是微生物除臭容易受到外界因素的干擾，游離型微生物自身成活率低，易受到 養(yǎng)分、溫度、PH、溶解氧濃度等多因素的影響，限制了該方法的應(yīng)用。 19世紀(jì)初期，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)某些微生物具有吸附于固體表面的自然特質(zhì)，將其二者 固定之后，仍保留微生物的生物活性。此后，有人采用該方法治理水體污染。直到19世紀(jì) 中期，隨著固定化酶技術(shù)的興起，該方法逐漸被人們重視，并得以發(fā)展。該技術(shù)的原理是將 游離或懸浮的微生物，通過(guò)理化方法將其固定到一定的區(qū)域內(nèi)，既保留了微生物自身的生 物活性，又具有使用后可回收并可反復(fù)利用再循環(huán)的優(yōu)勢(shì)。由于該技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投入 少、無(wú)污染、可循環(huán)等優(yōu)勢(shì)，目前已在生物工程、醫(yī)學(xué)診斷、醫(yī)藥制劑、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域 廣泛應(yīng)用。 雖然利用微生物固定化技術(shù)處理污水已超過(guò)百年，但利用該技術(shù)處理臭氣則報(bào)道 甚少，一些研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。但該技術(shù)憑借著其它方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)，仍然展示出 良好的應(yīng)用前景。 1756年瑞典學(xué)者Cronstcdt在冰島發(fā)現(xiàn)一種白色礦石，因其在灼燒后出現(xiàn)發(fā)泡的 現(xiàn)象，故被命名為"沸石"。至此，沸石首次被世人發(fā)現(xiàn)，隨后各國(guó)學(xué)者開(kāi)始對(duì)沸碾開(kāi)研究。 McBain于1932年，首次提出"分子篩"的概念，泛指具有均勻微小孔穴的物質(zhì)，沸石成為分 子篩中最具代表性的成員之一，此后"沸石"與"分子篩"相互通用。至今多余40種的天然 沸石被逐一發(fā)現(xiàn)。而斜發(fā)沸石、絲光沸石等最為多見(jiàn)。人造沸石的種類(lèi)超過(guò)100種，且陸續(xù) 有新產(chǎn)品問(wèn)世。沸石的成分較為復(fù)雜，但其分子骨架均為硅（鋁）氧四面體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu) 中心為硅（鋁）原子，四頂角均為氧原子。硅原子通過(guò)共用氧原子的方式連接起來(lái)，形成許 多孔徑一致，大小相似的腔道及腔道相互連接后形成孔穴，這是沸石獨(dú)有的結(jié)構(gòu)。當(dāng)硅原子 被鋁原子替換后，形成鋁氧四面體（AlO4)，因?yàn)殇X氧原子價(jià)態(tài)不平衡，導(dǎo)致該四面體顯負(fù)電 荷，且陽(yáng)離子中和時(shí)作用力較小，從而保證了自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，故沸石為極佳的吸附材料。 但是，天然沸石孔道內(nèi)存在大量陽(yáng)離子，常使孔道變得狹窄，因此吸附性能降低。 但孔道內(nèi)的陽(yáng)離子與沸石的骨架結(jié)構(gòu)作用力較小，所以當(dāng)其它金屬離子進(jìn)入后，即可發(fā)生 離子置換反應(yīng)。使孔道變得寬闊，吸附性能也隨之升高。天然沸石的改性方法包括：高溫改 性、骨架改性、孔道結(jié)構(gòu)改性、比表晶體改性。 除氨菌系是中國(guó)專(zhuān)利ZL201110242979.X中公布的一種復(fù)合菌系，該菌系不僅可 以大幅度降低堆肥過(guò)程中氨氣的釋放量、減少氨氣污染，并且能夠有效的提高肥料中氮元 素的含量，保證堆肥產(chǎn)品中的養(yǎng)分含量。該菌系單獨(dú)使用成活率較低，且容易受到環(huán)境因素 的影響，而降低其使用效果。因此，為該菌系尋找一種較好的固定劑，使其能夠更好的抵抗 外界因素的干擾顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的第一目的是提供一種固定化除氨菌系的改性沸石，解決現(xiàn)有的除氨菌系 的固定劑固定效果不好，且無(wú)法再生的問(wèn)題。 本專(zhuān)利技術(shù)的第二目的是提供上述改性沸石的用途。 本專(zhuān)利技術(shù)的第三目的是提供利用上述的改性沸石固定化除氨菌系的方法。 本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)： -、一種固定化除氨菌系的改性沸石，是以斜發(fā)沸石為原料，用濃度為4mol/L的 NaCl溶液，室溫條件下攪拌處理24h，再用去離子水反復(fù)沖洗至中性，過(guò)濾后105°C脫水制 備而成。 進(jìn)一步的，所述的改性沸石的粒徑為80-100目。 二、上述的改性沸石在固定化除氨菌系中的應(yīng)用。 三、一種利用上述的改性沸石固定化除氨菌系的方法，該方法包括以下步驟： (1)配制海藻酸鈉和聚乙烯醇的混合溶液，其中，海藻酸鈉質(zhì)量百分比濃度為 3. 5%，聚乙烯醇質(zhì)量百分比濃度為12% ; (2)滅菌降溫至35°C左右時(shí)，加入已吸附菌懸液的改性沸石及菌懸液，其中，加菌 量為每升溶液加2. 5g除氨菌系，改性沸石質(zhì)量百分比濃度為2% ; (3)將混合物勻速滴入含質(zhì)量百分比濃度為3%的CaCl2的飽和硼酸溶液中，4°C 交聯(lián)24h沖洗后即制得固定化顆粒。 采用上述技術(shù)方案的積極效果：本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)天然沸石進(jìn)行了改性，并將其用于固定 化除氨菌系，使改性沸石的吸附作用和除氨菌系的除氨作用相互結(jié)合；本專(zhuān)利技術(shù)將天然沸石 與除氨菌系在一定的條件下制備成固定化顆粒，固定化顆粒表現(xiàn)出良好的除氨能力，并且 與游離菌相比，經(jīng)過(guò)改性沸石固定后的除氨菌系表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境變化良好的適應(yīng)性，大大擴(kuò) 大了該菌系的應(yīng)用范圍。【附圖說(shuō)明】 圖1是靜態(tài)試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖； 圖2是SA固定化顆粒的效果； 圖3是SA固定化顆粒的直徑； 圖4是PVA固定化顆粒的效果； 圖5是混合載體固定化顆粒的效果； 圖6是混合載體固定化顆粒的直徑； 圖7是不同溫度固定化細(xì)菌與游離菌的氨氮去除率； 圖8是不同PH固定化細(xì)菌與游離菌的氨氮去除率； 圖9是金屬離子對(duì)固定化細(xì)菌與游離菌氨氮去除率的影響； 圖10是順3釋放量與去除率之間的關(guān)系。【具體實(shí)施方式】 本專(zhuān)利技術(shù)中生物材料的來(lái)源： 1、除氨菌系：已經(jīng)公布在專(zhuān)利申請(qǐng)日2011. 08. 23,一種用于牛糞堆肥 減少氨釋放和保氮的復(fù)合菌劑，授權(quán)公告號(hào)CN102391958B，授權(quán)公告日2本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種固定化除氨菌系的改性沸石，其特征在于：是以斜發(fā)沸石為原料，用濃度為4mol/L的NaCl溶液，室溫條件下攪拌處理24h，再用去離子水反復(fù)沖洗至中性，過(guò)濾后105℃脫水制備而成。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付世新，羅春海，王偉東，沈冰蕾，許啟有，劉瑤，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23
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