微胶囊复合菌剂净水技术及其应用

王 超，陈 亮，胡晓宇，范 强

(武汉沃田生态科技有限公司，湖北 武汉 430070)



微胶囊复合菌剂净水技术及其应用

王 超，陈 亮，胡晓宇，范 强

(武汉沃田生态科技有限公司，湖北 武汉 430070)

分析了微胶囊复合菌剂净水技术的优势，并从微胶囊制备方法、外壁材料选择方面进行了阐述。总结了当前国内及国际上微胶囊菌剂的研究及应用现状，并对微胶囊复合菌剂净水技术未来的发展进行了展望。

微胶囊；菌剂；净水；应用

1 引言

近年来，我国81.5%以上的城市内及城市周边水体受到了污染，其中很多还出现了水体变黑、发臭的现象[1]。传统的水体污染治理方法工程量与资金耗费巨大，存在占用土地、使周边环境二次污染等负面影响[2]。因而，微生物被越来越多的应用于水体污染治理中，具有成本低廉、施工简单、见效快等特点。目前，市场上的净水菌剂多是在细菌发酵液中加入吸附剂、赋形剂，然后干燥成固体而成[3]。长期实际使用中发现，现有的净水菌剂存在储存时间短、微生物在水中难以均匀分散并协同作用等缺陷，进而影响了水体净化效率。采用微胶囊技术包裹多种水体净化微生物，从而制成微胶囊复合菌剂，可以将菌体与外界环境隔离开，降低外界环境对菌体的影响，提高菌体保存时间。此外，微胶囊在水中容易分散，有利于菌体均匀分布到水体中。

2 微胶囊技术特点

微胶囊技术是指以天然或合成的高分子材料作为囊壁，通过化学法、物理法或物理化学法将固体或液体材料包囊成直径为1～500μm的微小囊状物的技术。微胶囊技术的优势在于：囊心物被壁材包住而与外界环境隔离，从而减少甚至避免外界的空气、光照、辐射、湿度等因素对囊心物的影响；微胶囊壁材通常具有一些特殊的性质，在一定环境中，如压力、pH值、酶、温度或溶剂等可以破坏壁材，从而使囊心物被释放出来。微胶囊技术用途广泛，无论是气体、液体、固体、甚至是具有生命的微生物都可以被制成微胶囊[4]。

3 微胶囊制备方法

微胶囊制备方法通常根据其性质、囊壁形成的机制和成囊条件分为化学法、物理法、物理化学法等三类[5]。其中化学法包括界面聚合法、原位聚合法和锐孔法3种；物理法包括喷雾干燥法、空气悬浮法(又称流化床技术)和挤压法三种；物理化学法包括水相分离法和油相分离法2种。

4 微胶囊壁材的选择

微胶囊壁材应当具有良好的成膜性，故一般选用高分子材料，在制备微生物微胶囊中，所选壁材还应具有如下性质：①水溶性好，流动性高，在制备微胶囊的过程中易于操作；②稳定性强，不破坏囊心物，遇水易溶解；③乳化性优良；④易于与相溶的溶剂分离，能实现快速干燥；⑤来源充足，价格低廉[6]。壁材的选择对微生物微胶囊的性能和用途至关重要，通常是选择水溶性天然高分子材料，如：黄原胶、阿拉伯树胶、明胶、淀粉、海藻酸钠、壳聚糖等。

5 微胶囊菌剂的研究及应用现状

当前，微胶囊菌剂的研究及应用报道多见于食品及水产养殖领域，热点是微胶囊壁材研究和微胶囊化工艺改进。在食品领域，目前国内外采用的乳酸菌微胶囊化技术主要包括相分离法、界面聚合法、挤压法和喷雾干燥法等。海藻酸钠是乳酸菌微胶囊化研究中的重要壁材，由于其处理无毒，成本低而被广泛应用[7]。在水产养殖领域，采用微胶囊技术包裹渔用微生物，可显著提高微生物的保存期限及微生态平衡和生物活性[8]。

6 展望

微胶囊化技术已被证明是提高微生物存活率和稳定性最有效的方法之一，采用微胶囊技术包裹多种水体净化微生物制成的微胶囊复合菌剂与传统净水菌剂相比，具有诸多优势。未来，微胶囊复合净水菌剂主要有两个研究和发展方向：一是净水菌种的改进，应当加大从自然界中筛选净水菌种的力度，通过进一步选育与改良，获得对水中特定污染物净化效率更高的菌种；二是菌剂微胶囊壁材的改进，要着力寻找对微生物细胞更具相容性的天然高分子材料。

[1]杨清海. 中国富营养化水体修复技术进展[J]. 辽东学院学报(自然科学版), 2011, 15(2):71～75.

[2]毕 磊, 邱凌峰. 污染底泥修复治理技术[J]. 中国环保产业, 2011(11): 32～35.

[3]李明治, 喻治平, 陈德全, 等. 国内环保用微生物菌剂的研究应用情况调查[J]. 工业水处理, 2011, 31(6): 18～20.

[4]苏峻峰, 任丽, 王立新. 微胶囊技术及其最新研究进展[J]. 材料导报, 2003, 17(9): 141～144.

[5]陈建山, 周钢, 吴宇雄, 等. 微胶囊制备技术及其应用[J]. 精细化工中间体, 2003, 33(6): 17～19.

[6]李 莹, 靳烨, 黄少磊, 等. 微胶囊技术的应用及其常用壁材[J]. 农产品加工, 2008(1):65～68.

[7]Nazzaro F, Orlando P, Fratianni F, et al. Microencapsulation in food science and biotechnology[J]. Current Opinion in Biotechnology,?2012,?23(2):182～186.

[8]包 珍, 汤锋, 肖勇生, 等. 渔用微生物制剂微胶囊化的研究[J]. 科学养鱼, 2013(3):73～74.

2016-06-30

东湖高新区科技创新和战略性新兴产业发展专项(2014年度湖北省与中国科学院合作专项项目：受污染水体生态修复技术整装及推广应用)

王 超(1986—)，男，硕士，工程师，主要从事环境分析研究。

陈 亮(1982—)，男，硕士，工程师，主要从事环境工程研究。

X52

A

1674-9944(2016)18-0053-02