微膠囊復(fù)合菌劑凈水技術(shù)及其應(yīng)用

王 超，陳 亮，胡曉宇，范 強(qiáng)

(武漢沃田生態(tài)科技有限公司，湖北 武漢 430070)

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微膠囊復(fù)合菌劑凈水技術(shù)及其應(yīng)用

王 超，陳 亮，胡曉宇，范 強(qiáng)

(武漢沃田生態(tài)科技有限公司，湖北 武漢 430070)

分析了微膠囊復(fù)合菌劑凈水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并從微膠囊制備方法、外壁材料選擇方面進(jìn)行了闡述?？偨Y(jié)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)及國(guó)際上微膠囊菌劑的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)微膠囊復(fù)合菌劑凈水技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。

微膠囊；菌劑；凈水；應(yīng)用

1 引言

近年來，我國(guó)81.5%以上的城市內(nèi)及城市周邊水體受到了污染，其中很多還出現(xiàn)了水體變黑、發(fā)臭的現(xiàn)象[1]。傳統(tǒng)的水體污染治理方法工程量與資金耗費(fèi)巨大，存在占用土地、使周邊環(huán)境二次污染等負(fù)面影響[2]。因而，微生物被越來越多的應(yīng)用于水體污染治理中，具有成本低廉、施工簡(jiǎn)單、見效快等特點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上的凈水菌劑多是在細(xì)菌發(fā)酵液中加入吸附劑、賦形劑，然后干燥成固體而成[3]。長(zhǎng)期實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的凈水菌劑存在儲(chǔ)存時(shí)間短、微生物在水中難以均勻分散并協(xié)同作用等缺陷，進(jìn)而影響了水體凈化效率。采用微膠囊技術(shù)包裹多種水體凈化微生物，從而制成微膠囊復(fù)合菌劑，可以將菌體與外界環(huán)境隔離開，降低外界環(huán)境對(duì)菌體的影響，提高菌體保存時(shí)間。此外，微膠囊在水中容易分散，有利于菌體均勻分布到水體中。

2 微膠囊技術(shù)特點(diǎn)

微膠囊技術(shù)是指以天然或合成的高分子材料作為囊壁，通過化學(xué)法、物理法或物理化學(xué)法將固體或液體材料包囊成直徑為1～500μm的微小囊狀物的技術(shù)。微膠囊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：囊心物被壁材包住而與外界環(huán)境隔離，從而減少甚至避免外界的空氣、光照、輻射、濕度等因素對(duì)囊心物的影響；微膠囊壁材通常具有一些特殊的性質(zhì)，在一定環(huán)境中，如壓力、pH值、酶、溫度或溶劑等可以破壞壁材，從而使囊心物被釋放出來。微膠囊技術(shù)用途廣泛，無論是氣體、液體、固體、甚至是具有生命的微生物都可以被制成微膠囊[4]。

3 微膠囊制備方法

微膠囊制備方法通常根據(jù)其性質(zhì)、囊壁形成的機(jī)制和成囊條件分為化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法等三類[5]。其中化學(xué)法包括界面聚合法、原位聚合法和銳孔法3種；物理法包括噴霧干燥法、空氣懸浮法(又稱流化床技術(shù))和擠壓法三種；物理化學(xué)法包括水相分離法和油相分離法2種。

4 微膠囊壁材的選擇

微膠囊壁材應(yīng)當(dāng)具有良好的成膜性，故一般選用高分子材料，在制備微生物微膠囊中，所選壁材還應(yīng)具有如下性質(zhì)：①水溶性好，流動(dòng)性高，在制備微膠囊的過程中易于操作；②穩(wěn)定性強(qiáng)，不破壞囊心物，遇水易溶解；③乳化性優(yōu)良；④易于與相溶的溶劑分離，能實(shí)現(xiàn)快速干燥；⑤來源充足，價(jià)格低廉[6]。壁材的選擇對(duì)微生物微膠囊的性能和用途至關(guān)重要，通常是選擇水溶性天然高分子材料，如：黃原膠、阿拉伯樹膠、明膠、淀粉、海藻酸鈉、殼聚糖等。

5 微膠囊菌劑的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，微膠囊菌劑的研究及應(yīng)用報(bào)道多見于食品及水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，熱點(diǎn)是微膠囊壁材研究和微膠囊化工藝改進(jìn)。在食品領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)外采用的乳酸菌微膠囊化技術(shù)主要包括相分離法、界面聚合法、擠壓法和噴霧干燥法等。海藻酸鈉是乳酸菌微膠囊化研究中的重要壁材，由于其處理無毒，成本低而被廣泛應(yīng)用[7]。在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，采用微膠囊技術(shù)包裹漁用微生物，可顯著提高微生物的保存期限及微生態(tài)平衡和生物活性[8]。

6 展望

微膠囊化技術(shù)已被證明是提高微生物存活率和穩(wěn)定性最有效的方法之一，采用微膠囊技術(shù)包裹多種水體凈化微生物制成的微膠囊復(fù)合菌劑與傳統(tǒng)凈水菌劑相比，具有諸多優(yōu)勢(shì)。未來，微膠囊復(fù)合凈水菌劑主要有兩個(gè)研究和發(fā)展方向：一是凈水菌種的改進(jìn)，應(yīng)當(dāng)加大從自然界中篩選凈水菌種的力度，通過進(jìn)一步選育與改良，獲得對(duì)水中特定污染物凈化效率更高的菌種；二是菌劑微膠囊壁材的改進(jìn)，要著力尋找對(duì)微生物細(xì)胞更具相容性的天然高分子材料。

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[2]畢 磊, 邱凌峰. 污染底泥修復(fù)治理技術(shù)[J]. 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2011(11): 32～35.

[3]李明治, 喻治平, 陳德全, 等. 國(guó)內(nèi)環(huán)保用微生物菌劑的研究應(yīng)用情況調(diào)查[J]. 工業(yè)水處理, 2011, 31(6): 18～20.

[4]蘇峻峰, 任麗, 王立新. 微膠囊技術(shù)及其最新研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2003, 17(9): 141～144.

[5]陳建山, 周鋼, 吳宇雄, 等. 微膠囊制備技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 精細(xì)化工中間體, 2003, 33(6): 17～19.

[6]李 瑩, 靳燁, 黃少磊, 等. 微膠囊技術(shù)的應(yīng)用及其常用壁材[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2008(1):65～68.

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[8]包 珍, 湯鋒, 肖勇生, 等. 漁用微生物制劑微膠囊化的研究[J]. 科學(xué)養(yǎng)魚, 2013(3):73～74.

2016-06-30

東湖高新區(qū)科技創(chuàng)新和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)(2014年度湖北省與中國(guó)科學(xué)院合作專項(xiàng)項(xiàng)目：受污染水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)整裝及推廣應(yīng)用)

王 超(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事環(huán)境分析研究。

陳 亮(1982—)，男，碩士，工程師，主要從事環(huán)境工程研究。

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1674-9944(2016)18-0053-02