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摘 要 采用海藻酸钠和聚乙烯醇为包埋剂,选取交联时间、海藻酸钠和聚乙烯醇用量比（SA ∶ PVA）以及海藻酸钠和聚乙烯醇的总浓度为影响因素设计L49（52×7）正交实验,探讨包埋的最佳理化条件.以包埋材料的成球效果,包埋小球的硬度、弹性及微观结构为考察指标,比较包埋小球性能,探讨包埋条件.结果发现当SA ∶ PVA为7 ∶ 3,总浓度为4%,交联时间为24 h时包埋效果最佳.
关键词 包埋固定化；海藻酸钠；聚乙烯醇；正交实验
中图分类号 X172 文献标识码 A
Optimization of Producting Immobilized Ball by
Sodium Alginate and Polyvinyl Alcohol
WANG Ying1, WANG Hang3, ZENG Rizhong2, HUANG Maofang1, GUI Hongxing1 *
1 Agricultural Product Processing Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,
Zhanjiang, Guangdong 524001, China
2 Rubber Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou, Hainan 571737, China
3 College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070, China
Abstract Sodium alginate（SA）-polyvinyl alcohol（PVA）is often used for the immobilization of microorganisms which are used in wastewater treatment system. But previous research often chose treatment efficiency as the main indicator of immobilized condition selection. This study attempts to explore the immobilized condition from the characteristics of immobilized materials. Research by sodium alginate and polyvinyl alcohol as immobilized materials, an orthogonal experiment by three factors with 52×7 levels L49（52×7）was designed to explore the best immobilized condition. The four factors were crosslinking time, the ratio of sodium alginate and PVA（SA ∶ PVA）and the total concentration of sodium alginate and polyvinyl alcohol. Based on the balling effect, hardness and microstructure of the immobilized ball, the results showed that the optimized condition of immobilized was SA ∶ PVA ratio of 7 ∶ 3, the total concentration of 4%, the cross-linking time 24 h.
Key words Immobilize； Sodium alginate； Polyvinyl alcohol； Orthogonal experiment
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.12.024
包埋法固定化是一种将菌体包埋于各种多孔载体中,使菌体固定化的方法.微生物包埋固定后,可以有效防止微生物流失,增加其局部浓度,以实现反应器快速启动并提高活性和耐冲击性[1].包埋法使用的多孔载体主要有：琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、明胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等.有研究结果表明,琼脂强度较差,聚丙烯酰胺凝胶对生物有毒性,明胶内部结构密实,传质性能差[2].在众多固定化材料中,国内外研究者针对海藻酸钠（SA）和聚乙烯醇（PVA）作为复合包埋材料处理废水的研究应用最为广泛[3],使用这2种材料混合制作载体,克服了材料各自的缺点,制成的载体材料形状规则,不出现粘连现象[4-5].SA和PVA复合化学交联后形成互穿网络水凝胶结构,可以保证较高的机械强度[6].魏大鹏等[7]利用SA-PVA复合材料包埋混合菌剂制成的固定化小球处理养殖废水,24 h氨氮及亚硝态氮的去除率达到96%及98%.马挺等[8]利用SA-PVA共固定化细胞脱除燃料油中的有机硫,总脱硫率达到87.64%,固定化细胞可重复使用5次,使用时间最多可达到250 h以上.大部分研究者集中研究去除效果来优化包埋固定化的条件[7,9-10],而利用包埋小球本身机械性能作为优化指标的系统研究尚未见报道.本研究选取SA和PVA作为制备包埋材料的基材,以硼酸和CaCl2的混合溶液作交联剂,研究交联时间、SA和PVA用量比以及SA和PVA的总浓度对包埋小球性能的影响,从中找寻规律,为包埋固定化条件的优选提供理论依据.
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参考文献：
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