沉淀分离范文（精选5篇）
沉淀分离 第1篇
我国是世界上河流泥沙问题最严重的国家,河流含沙量高而且泥沙颗粒细,水沙多相流的分离难度大,给工业给水、农村给水和城市给水造成了巨大的能耗和负担,为满足工业用水,农业灌溉及城镇居民用水的需要,高浊度给水技术已成为一种必然,在高浊度给水中,絮凝剂扮演着主要的角色。目前应用最广泛的是无机盐絮凝剂(如铁盐、铝盐)和有机合成高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺),但无机絮凝剂用量大,易产生二次污染,而且铝盐具有毒性会影响人类健康,铁盐会造成处理水带颜色,高浓度的铁也会对人体健康和生态环境产生不利影响;有机絮凝剂聚丙烯酰胺类物质不易被降解,且残留单体丙烯酰胺具有强烈的神经毒性,并且是强的致癌物质[1,2]。另外水处理过程中无机和有机高分子絮凝剂需要分步加入,工艺繁琐,设备投资大,致使使用成本相应偏高。并且添加化学药剂得到的清水对人体健康和周边环境都有害。因此,迫切需要研究一种既环保,又经济的分离高浑浊且含极细沙水的新技术。
为此新疆农业大学水利与土木工程学院的邱秀云教授发明了一种新型净水装置[3]-《垂向异重流式水沙分离鳃》(以下简称“分离鳃”),该装置能在不添加任何化学药剂的情况下,从高含沙浑水中快速分离并取出清水,其分离速度是泥沙在静态下沉降速度的1. 9～3.7倍,与添加化学药剂相比,水沙分离的速度相近。该装置投资成本低,分离得到的清水对人体健康无害,极大地改善了水质,是一种经济、绿色环保的分离装置。目前分离鳃在实验室内已取得了许多研究成果,朱超等[4,5,6,7]通过物理模型试验初步探明了分离鳃的水沙分离机理,并对其结构进行了优化;文献[8,9]通过分离鳃在静水和动水中的集成试验,获取了分离鳃应用于实际工程中的集成型式;罗菲[10]对单鳃片分离鳃水沙两相流流场进行了三维数值模拟。
笔者在室内试验成功的基础上,结合工业水处理技术,提出了封闭式分离鳃沉淀池,即把分离鳃均匀布置在沉淀池中,沉淀池水面除分离鳃管口外均用薄板封闭,沉淀后的清水从分离鳃管口溢出。本文主要通过该沉淀池在静水和动水的试验研究讨论其机理和影响因素,为其用于实际工程提供可靠的理论依据,对使用地面水水源的自来水预处理工程的改进,解决偏远山区的饮水问题及节水灌溉用水的泥沙处理具有重要的意义。
1实验简介
1.1试验装置
图1为试验系统示意图,从图中可知该试验系统由沉淀池和回水池两大部分组成,沉淀池长195 cm,宽200 cm,深210 cm,回水池形状为反L形,用于向沉淀池供水。整个试验为自动循环系统,即在回水池中用搅水泵将浑水进行充分搅拌,搅拌均匀后,开启抽水泵,浑水通过布水管均匀进水,从而进入装有分离鳃的沉淀池中进行水沙分离。分离后的泥沙经泥浆泵进入回水池中,分离出的清水经溢流堰也进入回水池中,重新混合后再次形成一个循环。分离后的泥沙通过碟阀控制经底孔(此处设有泥浆泵,用来排沙)进入回水池中,分离出的清水经溢堰也进入回水池中,重新混合后再次形成一个循环。分别在溢流堰处设有取样口,试验过程中可以随时取样进行分析。图2为用于封闭式分离鳃沉淀池中的分离鳃结构示意图,分离鳃为矩形管状鳃,由鳃管、鳃片构成,鳃片与鳃管的宽度侧壁构成α=60°的倾斜角,与鳃管的长度侧壁构成β=45°的倾斜角,但与宽度方向的两侧壁之间保持一定的距离,即鳃片与管壁之间构成清水上升和泥沙下降的通道。实际应用时,分离鳃上下段为开口状,长度方向的侧壁分布有小孔,小孔的布置要考虑分离鳃内泥沙流下降、清水上升的环流不被破坏。本次试验共制作30个分离鳃,相关参数如下:长a=30 cm,宽b=10 cm,高c=100 cm,鳃片间距d=6 cm。
1.2试验模型沙
由于分离鳃主要用于处理黏性泥沙,要求浑水中泥沙颗粒较细,因此本试验选用新疆乌鲁木齐鲤鱼山的天然黄土作为模型沙。鲤鱼山黄土的颗粒级配见图3。由图可知颗粒粒径大于0.075 mm的占6.8%,小于0.075 mm的占93.2%,小于0.05 mm的占84.7%,其中值粒径D50为0.019 mm,小于0.005 mm的占16.4%。
1.3试验仪器
试验所用的仪器主要有:浊度计、电子台秤、电子天平、三台搅水泵、抽水泵、高效无堵塞泥浆泵、锥形瓶、玻璃烧杯、秒表、温度计、大白桶和小红桶、数码照相机。
1.4试验方法
(1)含沙浓度量测。
为了快捷、准确地测出试验水流的含沙量,本试验采用置换法原理测量含沙量,这样可以大大缩短试验周期。试验采用口径3.5 cm,容量为500 mL的小口硬质透明玻璃锥形瓶,克服了比重瓶容积小、瓶口小,注沙误差大又无法直接采样的困难。锥形瓶的容积按规程进行了严格率定,在实验室室温变化1～5 ℃的情况下,用精度为0.01 g的电子天平对现场取得的样品进行称重和计算,得出样品的含沙浓度,与烘干法实测出的含沙浓度相比误差不超过3.5%,精度满足试验要求。为了确保试验数据的可靠性和准确性,对每一组试验均取样3次,取其平均值作为最终的含沙浓度。
(2)浊度量测。
本试验采用上海昕瑞仪器仪表有限公司生产的WGZ-4000B浊度计测量出水浊度值,为了减小误差,在同一时间下取3个水样进行测量,算出平均值作为本次测量的浊度值。
(3)流量量测。
试验采用称重法量测流量。用秒表记录取样口装满一桶水的时间,并用电子台秤称出M桶+水同时用电子天平称出m瓶+水代入公式(1)进行计算,从而得出溢流与底孔流量。二者之和为封闭式分离鳃沉淀池的总进流量。
式中:Qd为底孔出流量;Qy为溢出流量;Qj为进流量;m瓶+水为锥形瓶和瓶中的浑水质量;m瓶为锥形瓶质量;M桶+水为小桶中浑水的质量;M桶为小桶的质量;V瓶为锥形瓶的体积;T为时间;Q为流量。
2试验结果与分析
2.1静水沉淀
2.1.1同含沙浓度不同沉淀池的出水浊度与时间变化关系
图4表示在静水中含沙浓度为13.3 kg/m3,浑水沉降时间为560 min时浑水与出水的浑浊度对比,从图中可知在相同条件下,封闭式分离鳃沉淀池分离出来的水相对于浑水要清,即封闭式分离鳃沉淀池出水效果相对于普通沉淀池要好。由此表明,在一定程度上,封闭式分离鳃沉淀池在静水中具有加速水沙分离、处理高浊度浑水的效果。
图5为含沙浓度13.3 kg/m3时封闭式分离鳃沉淀池与普通沉淀池出水浊度随时间的变化曲线。从图中可以看出封闭式分离鳃沉淀池的出水浊度随时间变化情况分为两个阶段:①浊度迅速减小阶段。由图可见,在0～100 min内,出水浊度随着时间的增大而迅速减小,浊度减小幅度很大,即浊度迅速减小段。②浊度缓慢减小阶段。时间大于100 min后,浊度随着时间的推移缓慢减小,并逐渐趋于稳定。两个阶段浊度与时间变化关系可用下式拟合:
式中:z为出水浊度,NTU;t为沉降时间,min。
试验还测量了无分离鳃普通沉淀池的出水浊度随时间的变化关系。试验表明,无分离鳃的普通沉淀池出水浊度随时间的增加而缓慢减小,出水浊度变化幅度很小,浊度随时间的关系可拟合为:
从图5中还可以看出,在相同的时间内,封闭式分离鳃沉淀池出水浊度比普通沉淀池要小得多,如200 min时,普通沉淀池的出水浊度为1 646 NTU,而封闭式分离鳃沉淀池的出水浊度仅为353 NTU,约为普通沉淀池的出水浊度的1/5;600 min时,普通沉淀池的出水浊度为747 NTU,而封闭式分离鳃沉淀池的出水浊度仅为111 NTU,约为普通沉淀池的出水浊度的1/7。笔者认为这主要是因为沉淀池中有分离鳃的存在,破坏了高含沙浑水中泥沙下沉时形成的刚性空间结构网,泥沙仅仅形成絮团结构下沉,因此泥沙沉速可以成千成万倍地增大[11]。同时分离鳃中的鳃片加大了泥沙的沉淀面积,并且把整个分离鳃划分为一个个独立的沉降区域,大大缩短了泥沙沉淀的距离,从而减少了沉淀时间,因此封闭式分离鳃沉淀池的泥沙会大量的沉入沉淀池底部,表层水浊度很快降低。而普通沉淀池因为没有分离鳃的存在,絮团在整个沉淀池中形成联结的蜂窝结构、搭成构架形成一个连续的刚性空间结构网,此时泥沙沉速会大幅度地降低,从而两者相比封闭式分离鳃沉淀池优势明显。
2.1.2浑水含沙浓度对浊度的影响
图6为不同含沙浓度浑水时封闭式分离鳃沉淀池出水浊度与时间的关系。从图可以看出,泥沙在静水沉降时,浑水含沙浓度对该沉淀池出水浊度随时间变化关系影响不大,并且不同含沙浓度浑水的浊度随时间变化规律相同,即浊度随时间变化情况分为2个阶段:浊度迅速减小阶段和浊度缓慢减小阶段。
2.2动水沉淀
2.2.1不同时间水力负荷对出水浊度的影响
图7表征不同含沙浓度下不同水力负荷的封闭式分离鳃沉淀池出水浊度随时间的变化关系。由图可知,水力负荷的大小对浊度变化影响很大,当水力负荷较小时,出水浊度随时间的变化规律与静水沉淀相同,即有明显的浊度迅速减小段和浊度缓慢减小段,且在浊度迅速减小段,水力负荷越小,浊度减小的幅度就越大。而当水力负荷较大时出水浊度随时间缓慢减小或几乎不变化。如含沙浓度为5～10 kg/m3时,水力负荷大于1.66 m/h的出水浊度几乎不随时间变化。这是由于动水流对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响具有正负效应,即在低流速时表现为促进絮凝作用,在高流速作用时表现为阻滞絮凝作用[12,13,14]。当水力负荷小时,此时浑水的进流速度也较小,泥沙所受重力作用大于水流的剪切破坏作用,细颗粒泥沙可以形成较大的絮团在重力作用下快速沉降,悬沙落淤增加,封闭式分离鳃沉淀池表层水体含沙浓度迅速降低,故溢出水的浊度值快速减;但随着时间的推移,泥沙不断沉降,大的絮凝团迅速减少,从而形成絮团和絮团被水流剪切破坏之间逐渐达到平衡,出水浊度值逐渐缓慢减小并趋于稳定,而当水力负荷增大时,此时浑水的进流速度也较大,虽然增加了泥沙的碰撞机率,但同时水流的剪切破坏作用可以将黏结不牢固的絮凝颗粒剪切分离,起到阻滞絮凝的作用,此时泥沙颗粒所受的向上扩散作用大于重力作用,在水力负荷一定时,水体中始终会保持一定量的泥沙将向上运动并随水流带出沉淀池,使得出水浊度值随时间变化很小或几乎不发生变化,并且出水浊度值相对水力负荷小时的大。因此选择一个合适的水力负荷范围是确保出水质量的一个重要条件。
2.2.2同一时间水力负荷对出水浊度的影响
图8表示在动水(水力负荷q1=0.24 m/h)中同一含沙浓度720 min时浑水与出水的浑浊度对比,从图中可以看出在动水情况下,封闭式分离鳃沉淀池也具有静水情况下的水沙分离效果,溢流出水的浑浊度较清,由此表明,在一定程度上,封闭式分离鳃沉淀池动水中也具有加速水沙分离、处理高浊度浑水的效果。
图9为200、750 min时含沙浓度S=10～15 kg/m3的浑水,封闭式分离鳃沉淀池和普通沉淀池中出水浊度随不同水力负荷的变化关系。从图中可看出,两种沉淀池的出水浊度均随着水力负荷的增大而增大,且水力负荷愈小,两线的距离愈大,随着水力负荷的增大,两线愈接近。如图9(a),在水力负荷为2.22 m/h时两线重合。由此表明,水力负荷愈小,封闭式分离鳃沉淀池的效果愈明显(如图9(a)当水力负荷为q=0.24 m/h时,普通沉淀池的浊度为1 931 NTU,而封闭式分离鳃沉淀池的出水浊度仅为512 NTU,约为普通沉淀池的出水浊度的1/4。),而当水力负荷达到一定值时,分离鳃就失去了作用。
根据基本的沉淀理论[15,16]可知,沉淀效率是沉淀面积的函数,面积越大,沉淀效率越高,当池中水力负荷与流量一定时,其沉淀效率与水平沉淀面积成正比,在沉淀池中装置了分离鳃以后,鳃片增加了泥沙的沉淀面积,因此可以大幅度地提高沉淀效率,同时鳃片加大了过水断面的湿周,可减小水力半径,在同样流速下,可降低雷诺数,从而提高水流的稳定性,减少水的紊动,促进沉淀。 故在相同条件下,封闭式分离鳃沉淀池分离出来水的浊度比普通沉淀池的小。
3结语
本文通过对封闭式分离鳃沉淀池在静水和动水的试验研究分析,得到封闭式分离鳃沉淀池在静水条件下出水浊度随时间变化情况分为两个阶段:①浊度迅速减小阶段,②浊度缓慢减小阶段;在动水条件下,水力负荷对浊度变化有很大的影响,遵循水力负荷愈小,封闭式分离鳃沉淀池的出水浊度值也愈小即分离鳃的效果愈明显;而当水力负荷达到一定值时,分离鳃在沉淀池中便失去了作用。因此实际应用当中,可以通过控制水力负荷大小获取不同浊度的水。
从实验工艺流程来看,封闭式分离鳃沉淀池能够降低分离清水的投资成本,具有较能适应水量水质变化、出水水质稳定、占地面积小、操作及维护简便、分离鳃使用寿命长等优点。更重要的是得到的清水对人体健康无害,排出的泥沙也不会对周边环境造成污染。本文仅仅提出封闭式分离鳃沉淀池这种形式,是否有其他更好的布置形式的分离鳃沉淀池还有待进一步研究。
摘要：通过对封闭式分离鳃沉淀池在静水和动水的试验研究,可知静水沉淀时出水浊度随时间变化情况包含2个阶段:浊度迅速减小阶段与浊度缓慢减小阶段;浑水的含沙浓度对该沉淀池出水浊度随时间变化关系影响不大。在动水沉淀时,水力负荷对浊度变化有很大的影响,水力负荷愈小,该沉淀池的出水浊度值愈小,而当水力负荷达到一定值时,则与普通沉淀池处理高浊度浑水的效果一样,故可以通过控制水力负荷,得到不同的出水浊度,实际应用当中选择一个合适的水力负荷是确保出水质量的一个重要条件。该沉淀池具有节能环保、出水水质稳定、占地面积小、操作及维护简便等特点。
沉淀分离 第2篇
石灰沉淀―浮选分离法回收废水中磷的研究
用模拟废水进行了石灰沉淀-浮选分离法回收废水中磷的研究.包括沉淀和浮选试验.沉淀试验的目的是确定用CaO调节pH值去除磷的最佳用量、氨氮和Mg2+的存在对磷沉淀效果的影响.通过添加CaO调节pH值沉淀废水中的.磷,去除率可高达99.88%,再通过浮选的方法回收磷.浮选试验部分包括捕收剂种类、用量及调整pH值的试验,浮选的最佳条件是采用癸酸为捕收剂,浮出沉淀中磷的含量为11.16%、磷的浮选回收率为94.93%.
作 者：杨建峰 孙体昌 寇珏 雪梅 孙娟 作者单位：北京科技大学环境工程系,北京,100083刊 名：矿产保护与利用 ISTIC英文刊名：CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES年，卷(期)：2006“”(6)分类号：X7关键词：除磷 石灰 沉淀浮选 废水
沉淀分离 第3篇
关键词：铟,沉淀剂,分离
1 前言
铟具有优异的物理、化学、力学和工艺等性能, 在军事、航天、工业及医药卫生方面得到了极其广泛的应用[1,2,3]。铟资源短缺, 面临枯竭, 加之铟价格逐年上涨, 因此, 研究和开发从工业料中回收铟、改进现有生产工艺提高铟的回收率迫在眉睫。
针对不同来源的铟资源, 分离回收方法也不同[4,5,6]。浸出料液中铟回收主要分为溶剂萃取分离、离子交换分离、液膜萃取分离和中和沉淀法等[7]。
本论文围绕Na OH、Na2CO3、Na2C2O4、Na5P3O10等4种沉淀剂进行探索性实验, 从渣型、沉淀速度、分离效果、反应控制这四个方面进行观察。目的是选取一种适用于本公司含铟废液中沉淀分离铟效果较好的沉淀剂。
2 实验部分
2.1 实验原料及试剂
(1) 含Cd浓度为2.5g/L的Cd (NO3) 2溶液; (2) 含In浓度为7.5g/L的In (NO3) 3溶液; (3) 浓度为30g/L的Na OH、Na2CO3、Na2C2O4、Na5P3O10溶液; (4) 氨水 (25%-28%) 。
2.2 实验方法
将上述4种沉淀剂分别加入到Cd (NO3) 2溶液和In (NO3) 3溶液中, 分别从沉降速率, 沉淀高度, 渣型和终点PH值4个方面来观察实验现象。
(1) 沉Cd实验。实验方法:取4份含Cd (NO3) 2溶液各80ml放入烧杯中, 分别加入4种沉淀剂, 边加入边观察, 直到沉淀不再产生时停止加入。分别倒入4个250ml的量筒中静置陈化一晚, 观察沉淀高度, 并测量上清液的PH值。实验现象及结果如表1所示。
可以看出, 在沉Cd实验中, Na OH沉降速率慢, 形成的沉淀为絮状, 不利于固液分离;Na2CO3作为沉淀剂, 生成的沉淀不稳定, 有反溶现象;Na2C2O4沉Cd效果较理想, 沉淀呈颗粒状, 有利于固液分离;Na5P3O10不能将Cd沉出来。
(2) 沉In实验。实验方法:取4份In (NO3) 3溶液各20ml放入烧杯中, 分别加入4种沉淀剂, 边加入边观察, 直到沉淀不再产生时停止加入。分别倒入4个250ml的量筒中静置陈化一晚, 观察沉淀高度, 并测量上清液的PH值 (表2) 。
可以看出, 在沉In实验中, Na OH同样表现出沉降速率慢, 沉淀为絮状的缺点;Na2CO3沉In实验同沉Cd实验类似, 生成的沉淀均不稳定, 有反溶现象;Na2C2O4沉In效果也较理想, 沉淀呈颗粒状, 有利于后续的固液分离;Na5P3O10沉In实验中沉淀物呈絮状, 体积很大, 不利于后续固液分离。
(3) Na2C2O4分离In、Cd实验。根据上述沉Cd实验和沉In实验结果来看, Na2C2O4表现出较好的沉淀效果, 但是Na2C2O4沉Cd和沉In的条件十分相近, 不利于In和Cd的分离, 因为, 氨水可以和Cd2+形成[Cd (NH3) 4]2+, 故考虑先用Na2C2O4将In、Cd废液中的In和Cd都沉出, 再加入氨水将Cd沉淀溶解。
实验方法:配制含Cd浓度为2.5g/L的、含In浓度为7.5g/L的In、Cd溶液, 向溶液中加入浓度为Na2C2O4溶液, 直到沉淀不再产生, 停止加入, 静置2h, 边搅拌边加入氨水至Ph=9, 停止加入, 静置一晚, 取上清和沉淀送检, 分析上清液中含In含量以及沉淀中Cd的含量。
分析结果显示:上清液中含In浓度为3.4mg/L;沉淀中含Cd元素的质量百分数为5.6%w。
从Na2C2O4分离In、Cd实验中可以看出, Na2C2O4和氨水共同作用下, 将In沉淀较完全, 也可以将大部分Cd沉淀溶解, 从而实现了In、Cd的分离。沉淀物形貌介于絮状和颗粒状, 但是, 扩大试验中发现氨水的加入改变了Na2C2O4作为沉淀剂的渣型形貌, 过滤效率低, 未达到预期的效果。
2.3 实验结论
(1) 对比Na OH、Na2CO3、Na2C2O4、Na5P3O10这四种沉淀剂, Na2C2O4表现出较好的沉淀效果, 但是Na2C2O4沉Cd和沉In的条件十分相近, 不利于In和Cd的分离; (2) 进一步进行Na2C2O4分离In、Cd实验, 发现氨水的加入改变了Na2C2O4作为沉淀剂的渣型形貌, 过滤效率低, 未达到预期的效果; (3) 本次实验4种沉淀剂都不十分理想, 实验有待进一步进行, 旨在寻找一种更理想的沉淀剂, 既能够将In, Cd有效分离, 也能够满足固液分离要求。
参考文献
[1]翟秀静, 周亚光.稀散金属[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 2009.
[2]袁铁锤, 宁顺明, 陈志飞.从高铟锌精矿中综合回收锌和铟[J].湖南有色金属, 2008, 24 (01) :27-28.
[3]邓孟俐, 谢冰.锌冶炼工艺过程中铟、锗的综合回收[J].稀有金属与硬质合金, 2007, 35 (02) :21-24.
[4]段学臣, 杨学萍.新材料ITO薄膜的应用和发展[J].有金属与硬质合金, 1999 (03) :58-60.
[5]邹家炎.铟的提取、应用和新产品开发[J].广东有色金属学报, 2002 (12) :16-20.
[6]尹成先, 兰新哲, 霍春勇.铟的用途及提铟方法[J].有色金属, 2002 (54) (增刊) :186-188.
沉淀分离 第4篇
1. 材料与方法:
1.1 化学试剂和培养基
化学试剂均为国产分析纯。
发酵培养基:牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化钠5g、水1000mL, pH调至7.0, 121℃灭菌20min
溴钾酚绿脱脂牛奶培养基:脱脂奶粉100g、1.6%溴钾酚绿酒精溶液1.4mL、琼脂20g、蒸馏水1000mL, pH调至6.8, 115℃灭菌20min
1.2 主要溶液
磷酸氢二钠—磷酸二氢钠缓冲液、磷酸氢二钠—磷酸二氢钾缓冲液、磷酸二氢钾—氢氧化钠缓冲液、巴比妥钠—盐酸缓冲液、Tris—盐酸缓冲液等。
1.3 芽孢杆菌蛋白酶的发酵及性质检测
1.3.1 芽孢杆菌蛋白酶在发酵过程中活力曲线测定
利用发酵培养基在28℃, 120r/min条件下进行摇瓶发酵。
每隔4h取发酵液在溴钾酚绿脱脂奶粉培养基平板上检测酶活, 37.0℃温育12h, 根据透明圈直径 (dH) 和牛津杯直径 (dC) 之比 (dH/dC) 表示发酵过程中相对蛋白酶活力的变化。
1.3.2 不同缓冲体系对酶活性的影响
缓冲液与酶液1∶1体积混合, 50℃水浴50min后测定酶活力 (酶液与无菌水1∶1混合作对照) 。
1.3.3 蛋白酶的酶学性质研究
(1) 蛋白酶最适作用温度:发酵液低温离心 (8000r/min, 20min) 去菌体, 酶液分别于5, 11, 20, 30, 40, 50, 60, 70℃条件下保温40min, 测定蛋白酶活力, 以pH值为横坐标, 相对酶活力为纵坐标作图。
(2) 蛋白酶热稳定性:酶液50℃恒温水浴中分别温育10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80min后测定酶活力。
(3) 蛋白酶的最适作用pH:用1mol/L盐酸溶液或者1mol/L氢氧化钠溶液分别将酶液pH调至3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 6.7, 7.0, 7.2, 7.5, 7.7, 8.0, 8.5, 9.0, 50℃水浴50min后测定酶活力。
1.3.4 沉淀分离纯化实验
(1) 硫酸铵Ks分段盐析法:设定硫酸铵饱和度分别为0%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 4℃盐析过夜 (12h) , 分别离心 (12000r/min, 20min, 4℃) , 用与上清液体积相同的无菌水溶解沉淀, 然后再和上清液分别测定酶活力, 以硫酸铵饱和度为横坐标, 相对酶活力为纵坐标作图。
(2) 硫酸铵β分段盐析:将硫酸铵饱和度达到40%的酶液分成三组, 每组处理5个不同的pH梯度即pH5～9, 间隔为1, 分别在5℃、25℃、37.5℃条件下保温8h, 之后测定剩余酶活力。
(3) 丙酮沉淀:酶液与丙酮按1∶1.2, 1∶1.5, 1∶2.0体积比混合均匀, 4℃过夜处理, 测定酶活力。
(4) 聚乙二醇沉淀实验:取30%、50%的PEG2000和PEG20000溶液, 将其与酶液按1∶1等体积混合均匀, 4℃过夜处理, 测定酶活力。
2. 结果与讨论
2.1 芽孢杆菌蛋白酶的发酵及酶活检测
用溴钾酚绿牛奶蛋白平板对发酵过程中该芽孢杆菌抗氧化碱性蛋白酶进行显影, 测定酶活力变化如图1:
该芽孢杆菌蛋白酶产量在16～20左右达到最高水平。酶活显影的最佳时间在12h左右, 按1.6%的溴钾酚绿酒精溶液配制脱脂牛奶培养基可以加强显影效果。
2.2 酶学性质的研究
2.2.1 酶最适作用温度的研究
通过蛋白显影平板上dH/dC测定, 确定该蛋白酶的最适作用温度, 见表1。
该蛋白酶的最适作用温度在50℃左右, 低于50℃时, 酶活差异不明显, 但超过50℃蛋白酶活性开始迅速下降, 该蛋白酶的活性温度范围更倾向于较低温度。一定程度上也揭示了发酵工业中, 微生物的生长繁殖的适宜温度与大量积累代谢产物适宜温度的不相关性。曾有报道枯草芽孢杆菌 (As1.398) 进行中性蛋白酶发酵时, 其生长繁殖温度要求经过前期升温阶段, 即从 (31±1) ℃开始, 逐步升至40℃然后再冷却至 (31±1) ℃进行发酵大量积累蛋白质, 其蛋白酶活力比前期不升温者可提高66%。一般说来, 发酵温度比种子培养温度高一些, 对产酶有利。
2.2.2 蛋白酶热稳定性的研究
根据酶活显影数据可以显示该蛋白酶热稳定性较好, 50℃条件下处理50min, 酶活性仍残留86%。
2.2.3 蛋白酶最适作用pH
图2显示该蛋白酶的最适pH值是7.7, 但该蛋白酶pH耐受范围有限, 仅在中性偏弱碱性条件下可以保持较好的蛋白酶活性。
2.2.4 酶对不同缓冲体系的适应性
(注:C:Na2HPO4—KH2PO4,
E:巴比妥钠—HCl,
从以上5种不同缓冲液对酶稳定性影响可知, 不同的缓冲液因其离子种类和缓冲范围等对酶活影响不同, 应据蛋白酶的应用方向选取适宜的缓冲作用体系, 就碱性蛋白酶而言, 可以优先考虑巴比妥钠—盐酸缓冲液的使用。
2.3 沉淀分离纯化实验
2.3.1 Ks分段盐析实验
不同饱和度的硫酸铵对蛋白酶活性影响如图4。
实验数据分析可以看出, 用硫酸铵进行Ks分段盐析实验时, 沉淀的酶活力比上清液的酶活力要好, 当硫酸铵饱和度为40%时, 沉淀中蛋白酶活性显影情况最好。40%硫酸铵饱和度时, 不同温度不同pH值条件作用, 通过实验获得β分段盐析实验结果:5℃沉淀效果最明显, 酶活力最高, 且当pH为9.0时, 沉淀的蛋白酶回收率为95%左右。
2.3.2 丙酮沉淀实验
丙酮与酶液按比例混合作用, 离心后所得的上清液酶活显影都不明显, 而沉淀的酶活显影情况较好, 尤其当粗酶液与丙酮1∶1.2体积混合时, 收集酶活力最好, 此时蛋白酶回收率达82%, 1∶2体积时次之, 1∶1.5体积混合时蛋白酶沉淀效果再次之。
2.3.3 聚乙二醇沉淀实验
实验数据表明, 聚乙二醇可以有效沉淀蛋白酶, 且体积分数30%效果优于50%, 其中30%PEG-20000沉淀中的蛋白酶活性最好, 其蛋白酶回收率达到89%。
3. 结论
芽孢杆菌产蛋白酶Ⅳ号菌株的酶产量在16～20h左右达到最高水平, 酶活显影的最佳时间为12h, 该菌株的最适作用温度为50℃, 不同的缓冲液对酶活影响不同, 最适作用pH值为7.7。同时沉淀分离纯化实验的结果表明:采用硫酸铵盐析沉淀法作用于蛋白酶, 蛋白酶分离回收效果明显, 回收率达到95%。
摘要：土壤中筛选获得一株产碱性蛋白酶的芽孢杆菌。该蛋白酶发酵16h达到产酶高峰, 蛋白酶热稳定性较好, 50℃条件下处理50min, 酶活性残留86%, 最适pH值7.7, 丙酮、PEG等可有效沉淀蛋白酶, (NH4) 2SO4在5℃, pH9.0条件下可沉淀分离蛋白酶, 回收率达95%。
关键词：蛋白酶,酶学性质,沉淀分离,芽孢杆菌
参考文献
[1]Zhang M, Zhao C, Du LX, Lu FP, Gao C.Expression, purification, and char-acterization of a thermophilic neutral protease from Bacillus stearothermophilus in Bacillus subtilis.Science in China Series C:Life Sci-ences.2008.51 (1) :52～59
[2]雷晓燕, 王志刚.土壤中产碱性蛋白酶细菌的筛选及产酶条件优化.沈阳化工学院学报.2007 (.2) 3:174～178
[3]唐雪明, 王正祥, 邵蔚蓝, 刘吉泉, 方慧英, 诸葛健.碱性蛋白酶工程菌发酵条件及重组酶的纯化和性质的研究.生物工程学报.2002 (.18) 6:729～734
[4]李建武, 萧能, 余瑞元等.生物化学实验原理和方法.北京:北京大学出版社, 1994.405～408
沉淀分离 第5篇
NiSO4+6NaH2PO2→Ni+2P+2H2+Na2SO4+4NaH2PO3
国内外报道的化学镀镍废液的使用寿命平均为7～9个周期,镀液容易报废使得镀镍费用昂贵,同时对环境造成极大污染,严重制约化学镀镍的推广使用。化学镀镍废液中一般含有7～20g/L的NiSO4、80～200g/L的Na2HPO3、6～20g/L的NaH2PO2以及大量的有机络合剂等[3,4,5]。废液排放后,一方面Ni2+会造成蛋白质失活,对生物造成危害,磷及有机酸会造成水体富营养化,严重污染环境,另一方面造成各种资源浪费,增加镀镍成本。国内外的学者针对化学镀镍老化液的处理工作做了大量的研究,有以下几种方法[6,7,8,9,10]:间隔取液法、化学沉淀法、离子交换树脂法、冷冻法、电渗析法、电解法、萃取法,综合看来,电渗析法被认为是目前最有前途的处理方法,但同样存在着会造成部分H2PO-2损失的缺点。化学镀镍废液在电渗析处理后被分离成淡化液和浓缩液,淡化液中Ni2+被完全保留,而浓缩液会含有大量被去除的HPO
1试验部分
1.1试验方法
镀镍废液经电渗析处理后,被分离成淡化液和浓缩液,浓缩室溶液组成如表1所示。
选取CaO和Fe2(SO4)3作为沉淀剂,考查沉淀剂的加入量、反应温度、沉淀陈化时间对分离效果的影响。CaO需用去离子水配成Ca(OH)2乳浊液加入。
1.2试验装置
试验装置如图1所示,每次试验取定量的浓室液于烧杯中,加入沉淀剂,连续搅拌一定时间后,置于恒温水浴锅中陈化,过滤后分析滤液组成。
2试验结果及讨论
2.1沉淀剂加入量对分离效果的影响
图2为50℃条件下,搅拌0.5h,陈化5h,CaO的加入量对分离效果的影响。随着CaO的加入量的增大,HPO
图3为室温条件下,搅拌0.5h,陈化6h,Fe2(SO4)3的加入量对分离效果的影响。当Fe2(SO4)3的加入量小于0.245mol·L-1时,随加入量的增大,HPO
可以看出,由于Fe3+和次磷酸根发生反应,铁盐作为为沉淀剂时加入量较多,而且对HPO-3去除效果不如Ca2+,还会带来H2PO-2的部分损失。
2.2反应温度对分离效果的影响
图4为CaO作为沉淀剂时,搅拌0.5h,陈化5h,处理温度对分离效果的影响。从图中可以看出随着温度升高,HPO
图5为沉淀剂为Fe2(SO4)3时,搅拌0.5h,陈化6h,处理温度对分离效果的影响。从图中可以看出,当温度升高时,HPO
比较可知,铁盐在作为沉淀剂时无需加热,常温即可,而Ca2+要在短时间内对HPO
2.3沉淀陈化时间对分离效果的影响
图6为沉淀剂为CaO时,搅拌0.5h,50℃,陈化时间对阴离子去除率的影响。从图可以看出,随陈化时间增加,HPO
图7为沉淀剂为Fe2(SO4)3时,搅拌0.5h,室温,陈化时间对分离效果的影响。从图中可以看出,陈化时间超过6h后,HPO
3结论
使用Ca2+作为沉淀剂时,最佳沉淀条件为[Ca2+]/[HPO2-3]=0.94,处理温度50℃,陈化5h,此时HPO-3去除率达到93.1%,而H2PO-2的损失率为1.06%。使用Fe3+作为沉淀剂时,最佳沉淀条件为[Fe3+]/[HPO
摘要：采用Ca2+和Fe3+作为沉淀剂分离HPO32-和H2PO2-,研究了Ca2+和Fe3+的加入量、反应温度和陈化时间对分离效果的影响。结果表明,Ca2+作为沉淀剂时,[Ca2+]/[HPO32-]=0.94,处理温度50℃,陈化时间5h条件下HPO23-去除率达到93.1%,而H2PO2-的损失率为1.06%。Fe3+作为沉淀剂时,[Fe3+]/[HPO23-]=1.02,室温下处理,陈化时间6h条件下HPO32-去除率达到75.4%,而H2PO2-的损失率为10.6%。
关键词：沉淀,亚磷酸根,次磷酸根,分离
参考文献
[1]Peter D L,Rick R,Werner R.Novel long-life electroless nickel with continous regeneration by electrodialysis[J].Metal Finishing,2001(5):36-43.
[2]姜晓霞,沈伟著.化学镀理论及实践[M].北京:国防工业出版社,2000.
[3]贾金平,谢少艾,陈虹锦.电镀废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2003:10-13.
[4]冯立明.CaO/(NH4)2CO3二次沉淀法再生化学镀镍废液工艺及其对镀液成分的影响[J].腐蚀与防护,2008,29(1):32-34.
[5]李宁,黎德育,翟淑芳,等.化学镀镍液的长寿命技术[J].电镀与精饰,2001,23(1):18-22.
[6]孙红,赵立军,杨永生.化学沉淀法处理化学镀镍废液中镍的研究[J].黑龙江大学自然科学学报,1999,16(2):102-105.
[7]Gao W,Smith D W.Release of contaminants from melting spray ice of industrial wastewaters[J].Journal of Cold Regions Engineering,2004,18(1):35-51.
[8]江丽,刘辉.化学镀镍废液中镍的萃取及综合利用[J].广西化工,1999,28(3):61-63.
[9]姚红宇,聂宇.化学镀镍液的电解再生[J].电镀与环保,1993,13(2):16-18.