聚并理论是絮凝剂制备的理论基础。其间，带有正（负）电性的基团和水中带有负（正）电性的难以分离的一些颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，然后利用其聚合性质使得这些颗粒集中并通过物理或者化学方法分离出来。糖蛋白絮凝剂属于生物絮凝剂，可实现绿色生产，灵活用于生活污水处理。作为生活污水处理中的重要絮凝剂，糖蛋白絮凝剂具有絮凝效率低、生产成本较高等弊端，限制了其推广应用。本文主要研究糖蛋白絮凝剂的絮凝效率及其絮凝机理，并以几种典型的糖蛋白絮凝剂（如MBF-NIII2、猪眼源糖蛋白絮凝剂等）为例，对其结构、性质进行分析。研究发现，酸性糖蛋白是较为理想的污水处理糖蛋白絮凝剂，可以提高絮凝效率。
关键词：
生活污水；糖蛋白絮凝剂；处理
生活污水；糖蛋白絮凝剂；处理
絮凝剂可以吸附水中的悬浮物、颗粒、杂质和胶体，起到净化污水的作用。在生活污水处理中，不同絮凝剂对其的处理效果各不相同 [1]。若采用复合材料放电处理污水，其重金属离子回收率为 97% ～ 98%，其无法吸收水中的金属离子 [2]。而无机絮凝剂可有效去除水中的有机污染物，但无机絮凝剂需用到一些具有神经毒性的聚合物，对人体有致癌风险，还会产生不可降解的污泥。至此，生物絮凝剂的优势凸显出来，以糖蛋白絮凝剂为代表的生物絮凝剂种类多、污水处理效果好，培养技术要求不高，无二次污染，糖蛋白絮凝剂作为应用价值较高的生活污水处理絮凝剂，其已然成为当下污水处理的研究热点 [3-5]。
本文分析了各种糖蛋白絮凝剂的性质及絮凝性能，结合各项糖蛋白絮凝剂的絮凝差异，根据自然水源、动物源和微生物分离方式筛选出高絮凝性的菌株，研究絮凝特性及结构，为优化糖蛋白絮凝剂应用提供一定支持。
1 糖蛋白絮凝剂概述
糖蛋白絮凝剂属于生物絮凝剂，其由生物体分泌到细胞外的有絮凝特性的代谢产物构成，多为高分子物质，分子官能团较多，可起到对污水中胶体悬浮物的凝聚作用 [3]。绿色化学对糖蛋白絮凝剂的研究较多，相较于无机絮凝剂和有机絮凝剂，糖蛋白絮凝剂生物降解性更好，可有效避免二次污染，对水中营养物、重金属离子、异样污染物的去除效果突出，还可为污水提供氧气，使得好氧菌更好地释放二氧化碳，降解污染物 [4]。
2 MBF-NIII2、猪眼源糖蛋白絮凝剂蛋白质中多糖含量对污水净化的影响
2.1 紫外光、红外光谱分析结果
下面以紫外光、红外光谱对提取的糖蛋白絮凝剂结构进行表征分析，MBF-NIII2 絮凝剂在 200 ～ 600 nm波长下以紫光光谱加以扫描，扫描发现，220 nm 位置存在多糖吸收峰，250 ～ 280 nm 处有吸收峰，其为苯丙氨酸、色氨酸的吸收峰，表示 MBF-NIII2、猪眼源糖蛋白絮凝剂含有多糖、蛋白质。MBF-NIII2 糖蛋白絮凝剂红外光谱 3 420 cm-1 附近存在宽吸收峰，主要是 -OH 收缩振动所致。2 934 cm-1附近弱吸收峰有 C-H 不对称伸缩振动，该吸收峰为糖类特征峰。P=O 振动会导致 1 244 cm-1 附近出现吸收峰。1 030 cm-1 附近峰为糖环 C-O-C 伸缩振动所致。
由此可见，高岭土呈负电荷颗粒，絮凝剂结构中有活性基团，分别为 -OH、-NH2。活性基团和糖蛋白絮凝剂基团发生反应，构成氢键氢原子结合，导致高岭土失稳，发生絮凝。
2.2 MBF-NIII2 糖蛋白絮凝剂分子量及肽链数分析结果
下面对 MBF-NIII2 糖蛋白絮凝剂分子量及肽链数进行研究，以黏度法测试 MBF-NIII2 糖蛋白絮凝剂分子量，发现其分子量达到 4.05×105Da。受紫外灯照射影响，DNS- 氨基酸在图谱分析中呈现黄色荧光，而 DNS-OH 属 DNS-C1 过量发生反应而产生的副产物，其在光谱中呈绿色荧光，则紫外光下可以排除：MBF-NIII2 糖蛋白絮凝剂及聚酰胺薄膜层次图谱内含6 个黄色 DNS- 氨基酸。结合 MBF-NIII2 糖蛋白絮凝剂的总糖含量，测算发现，每毫升絮凝剂样品中的还原糖达 0.000 45 mol/mL。测试发现，絮凝剂样品中糖链有 14.38 条，蛋白质含量达到 0.146 mol/mL。每毫升的絮凝剂样品中，自由氨基端数量为 22.53，MBFNIII2 糖蛋白分子每个肽链中有 53 个氨基酸、14 个核糖单位，其肽链和糖链数量比为 1 ∶ 4，分子量为1.62×104Da。
3 影响 MBF-NIII2、猪眼源糖蛋白絮凝剂絮凝性的因素分析
本研究对猪眼源糖蛋白絮凝剂进行分析，结果发现，其紫外光谱中 220 nm 位置出现多糖吸收峰，250 ～ 280 nm 也有吸收峰，其主要是苯丙氨酸、色氨酸吸收峰，表明絮凝剂内含多糖、蛋白质。取 0.10 mL猪眼源糖蛋白，其吸光度达 0.014 3，蛋白质含量为0.014 6 mg；取 0.20 mL 猪眼源糖蛋白，其吸光度为0.831，蛋白质含量为 0.028 8 mg。最终平均计算后，蛋白的量为 0.145 mg/mL。样品中的蛋白质含量达到MBF-NIII2 总量的 17.8%。
计算猪眼源糖蛋白絮凝剂总糖，若取 0.10 mL 猪眼源糖蛋白溶液，吸光度为 0.843，总糖含量为 0.0614 mg，则平均总糖量为 0.59 mg/mL，样品内总糖含量达到 726.06 mg/g。采用黏度法公式计算时，猪眼源糖蛋白分子量为 3.20×105Da，下面进行氨基酸薄层层析，结果发现，猪眼源糖蛋白絮凝剂聚酰胺薄膜层析图谱含 5 个黄色 DNS- 氨基酸，这就增加后续试验的可靠性，也可进一步降低试验误差 [6-7]。
3.1 糖蛋白絮凝剂的热稳定性
糖蛋白絮凝剂主要由多糖、蛋白质构成，内含蛋白质，导致糖蛋白絮凝剂展现出热不稳定性，受高温影响，结构发生变形，降低絮凝性。若絮凝剂主要成分为糖类，则热稳定性突出，受温度影响不大。当温度为 20 ～ 60 ℃时，MBF-NIII2、猪眼源絮凝剂絮凝率变化不大；当温度为 30 ℃时，絮凝效果最佳，絮 凝 率 可 达 80.62%。 在 温 度 超 出 70 ℃ 后，MBFNIII2 絮凝率下降，当温度为 100 ℃时，絮凝率下降到 53.06%。当温度为 30 ～ 65 ℃时，猪眼源絮凝剂絮凝效果平缓下降，当温度为 65 ～ 100 ℃时，絮凝效果下降明显，但仍然比同条件下 MBF-NIII2 絮凝效果要好。由此可见，两种絮凝剂都含有糖类和蛋白质，但猪眼源絮凝剂的蛋白质含量相对较小，絮凝效果优于 MBF-NIII2 絮凝剂 [8-9]。
3.2 投加量及温度
糖蛋白絮凝剂种类较多，不同蛋白絮凝剂的活性成分不同，絮凝效果也不同。糖蛋白絮凝剂在处理生活污水时有最佳投加量，合理的投加量可以起到最佳的絮凝效果。MBF-NIII2 投加量对其絮凝效果影响较大，若投加量较少，则其絮凝率较低，投加量不断增加，MBF-NIII2 的絮凝率先增大，后减小。在投加量为0.4 mL 时，絮凝率最理想，达到 70.18%。之后再加大投加量，由于 MBF-NIII2 和高岭土溶液胶体结合保护，其分子产生排斥作用，导致凝聚沉降效果不增反降。故 MBF-NIII2 的最佳投加量为 0.4 mL[10]。
猪 眼 源 糖 蛋 白 絮 凝 剂 絮 凝 的 速 率 高 于 MBFNIII2，主要原因是猪眼源糖蛋白絮凝剂为酸性糖蛋白，含一个以上酸性基团，酸性突出，其和蛋白质络合而存，形成黏蛋白，多糖是其主要构成。提取的猪眼源糖蛋白絮凝剂含有较多羧基，可帮助蛋白质分子伸展，起到更好的附加作用，提高絮凝效果。猪眼源糖蛋白絮凝剂投加量保持在 0.2 ～ 0.8 mL 时，絮凝比较稳定，而且絮凝效果理想，达到 77.6%，而到达 0.8 mL 后，其絮凝效率明显降低 。
4 结语
本文以 MBF-NIII2、猪眼源絮凝剂为例，分析了糖蛋白絮凝剂的絮凝性能和絮凝机理，发现酸性糖蛋白的絮凝效率比中性糖蛋白的要高。研究发现，MBF-NIII2、猪眼源絮凝剂的投加量为 0.4 mL 时，其絮凝效率分别为 70.18% 和 77.60%，两种糖蛋白絮凝剂均存在一定的热稳定性，但猪眼源絮凝剂的热稳定性更好。
原标题：生活污水处理絮凝剂中的糖蛋白絮凝剂分析
原作者：刘 荣 张智铭 余 勇
相关文章
- 石油化工废水处理技术及其有效运用 2019-11-04
- 三元复合驱采出水过滤罐在线清垢技术研究 2019-10-25
- 水产养殖废水及固体废弃物处理的研究进展 2020-01-06
- 含COD高盐焦化废水蒸发结晶分盐实例 2022-05-30
- 含抗生素污水处理技术研究进展 2021-11-08
最新文章
- 城镇污水处理厂全流程水质管理方法分析 2023-01-29
- 高排放标准下某高新园区污水处理厂工程实例 2023-01-16
- 一种树状多支化破乳剂的合成与应用 2023-01-14
- 地层注入水悬浮物含量偏高原因分析与治理 2023-01-13
- 浅谈胶印润版液的净化循环使用 2023-01-13
