生物相容性固定化载体、其制备方法及在固定化微生物中的应用

摘要

本发明属于固定化微生物技术领域。本发明提供了生物相容性固定化载体的制备方法，其步骤：(1)将甲基丙烯酸β羟乙酯或丙烯酸羟乙酯、n乙二醇二甲基丙烯酸酯和蒸馏水以体积比10～30∶4～20∶50～86混合均匀；(2)向(1)的混合物中充入氮气，在－63～－95℃温度内，采用辐射剂量为1×10

说明书

一、技术领域

本发明属于固定化微生物技术领域，涉及固定微生物载体及其制备，以及固定化微生物载体在微生物的固定化中的应用，更具体的说，是一种生物相容性、微生态性固定化载体、其制备方法及在固定化微生物中的应用。

二、背景技术

湖泊，河流等水体的污染和富营养化是中国乃至世界上许多地区危及人类健康，制约社会经济可持续发展的严峻生态环境问题。我国的水体污染状况和水体富营养化现象非常严重，根据调查，引起水体污染的各类营养物质中，主要以氮、磷为主。对于生活污水、工业污水的氮污染的治理，目前主要采用城市污水处理厂的脱氮工艺，生物膜等工艺；而对于湖泊、水库等天然水体的氮污染的治理，目前主要采用营养盐控制，清淤挖泥，化学、机械等方法直接除藻，生物调控，水生高等植物修复，物理生态工程技术，固定化微生物技术等。

固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新兴技术。二十世纪八十年代初，国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水，除磷脱氮，分解难生物降解的有机污染物，取得了令人瞩目的成果。它和传统的悬浮生物处理法相比，具有处理效率高，稳定性强，能纯化和保持高效菌种，生物浓度高，产污泥量少，固液分离效果好等优点。

固定化技术的关键应强调两个方面，高性能的载体和高效的微生物菌种。理想的固定化微生物载体应该具有以下特征：对微生物无毒性，传质性能好，性质稳定，不易被微生物分解，机械强度高，使用寿命长等。在已有的研究报道中，运用的包埋材料主要分为天然高分子凝胶类和有机合成高分子化合物两大类。

天然高分子凝胶载体如琼脂(专利申请号02117766.X-利用海藻酸钙固定化德氏假单胞菌R-8进行油品脱硫的方法，对此有描述)、卡拉胶等，一般对生物无毒，传质性能好，但缺点是：强度低，在厌氧条件下易被微生物分解，在实际运用中常需加入某种添加剂增强强度。

有机合成高分子化合物凝胶如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等，一般强度较高，化学稳定性好，但也存在以下不足：传质性能稍差，在进行包埋时对细胞的活性有影响，在实际应用中往往需要在包埋的同时添加吸附剂来增强固定化小球的微孔孔道，提高其传质性能。另外专利申请号200410020228.3(聚乙二醇修饰的含脱氢酶生物硅凝胶)中公开了采用聚乙二醇制备载体对脱氢酶进行了修饰固定载体具有平均孔径大等特点，但仍没有摆脱包埋法固定化方法对生物活性物质的影响问题。《净化湖泊水体氮污染的固定化硝化-反硝化菌研究》(湖泊科学，2000，12(2)：119～123)中采用低温辐射技术制备聚合物载体poly(HEA-14G)固定化硝化、反硝化细菌进行了固定化研究，取得较好的效果。但在实际应用中发现由于poly(HEA-14G)聚合物载体中，原有浓度的配比范围较窄，因此制备出的共聚物载体的水合度较难控制，制备过程较复杂。固定化载体的制备需要改进。

三、发明内容

1、要解决的技术问题

现有固定化载体制备技术过程复杂，制备出的固定化载体还不能完全满足固定化微生物的要求。本发明提出一种应用辐射技术制备载体的方法，可以制备出一种生物相容性固定化载体，可使得固定化载体机械强度增高、延长使用寿命，更好的对微生物进行固定化。

2、技术方案

生物相容性固定化载体的制备方法，其主要包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸β羟乙酯或丙烯酸羟乙酯(亲水性的玻璃态单体)、n乙二醇二甲基丙烯酸酯(弱疏水性)和蒸馏水以体积比10～30∶4～20∶50～86混合均匀；

(2)向(1)的混合物中充入氮气，在-63～-95℃温度内，采用辐射剂量为1×10³～1×10⁶Gy的高能射线辐照聚合形成生物相容性固定化载体。

所述的n乙二醇二甲基丙烯酸酯单体为2G、4G、9G、14G的一种。高能射线为⁶⁰Co-γ射线，¹³⁷Cs-γ射线、电子束。甲基丙烯酸β羟乙酯或丙烯酸羟乙酯、n乙二醇二甲基丙烯酸酯和蒸馏水体积比为20～30∶4～15∶65～75。

生物相容性固定化载体，由以上所述的制备方法制备而成。

生物相容性固定化载体在固定化微生物中的应用，其主要包括以下步骤：

a)将生物相容性固定化载体切成小块，用蒸馏水浸泡使之充分膨胀后灭菌；

b)用含有碳源的合成废水浸泡固定化载体，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

c)在固定化载体中加入经离心所得微生物经振荡后静置使之吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的多孔载体内部实现固定化。

步骤(c)中所述的微生物为氮循环细菌。合成废水的组成如下：每25L溶液中碳源以碳计3.6～5.6g，NH₄⁺离子1.0～2.0g，NO₃^-离子6.1～9.2g，Mg²⁺0.06～0.12g，Fe元素0.07～0.24g，并加入缓冲剂使得pH值为7.0～7.5。

合成废水的加入组分如下时效果更好：每25L溶液中碳源以碳计3.6～5.6g，NH₄⁺离子1.0～2.0g，NO₃^-离子6.1～9.2g，NO₂^-离子3～4g，缓冲剂7.3～10.6g，Mg²⁺0.06～0.12g，Fe元素0.07～0.24g，Co²⁺0.01～0.04g。

步骤C中固定化载体中加入的氮循环细菌的量可以根据所要达到的目的进行调整。加入的量越多，效果越好，但同时所需要的成本也高。

本发明的原理如下：亲水性的单体甲基丙烯酸β羟乙酯或丙烯酸羟乙酯与弱疏水性n乙二醇二甲基丙烯酸酯(nG)系列单体进行辐射共聚形成二元共聚物，由于n乙二醇二甲基丙烯酸酯(nG)系列单体分子链中具有乙二醇[-(OCH₂CH₂)_n-]基团，其数目分别为2，4，9，14，即n＝2，4，9，14。随着n乙二醇二甲基丙烯酸酯系列单体中乙二醇[-(OCH₂CH₂)_n-]基团数目的增加，单体分子的链长增加，辐射形成共聚物后载体结构中交联分子链之间的距离也相应增加，进而导致共聚物微孔结构的孔径相对可以调整，可以人为的按照不同的微生物的形状、大小设计制备适宜于微生物生存、生长、增殖的微孔孔径和微生态型载体。

可以人为的按照不同的微生物的形状、大小设计制备适宜于微生物生存、生长、增殖的微孔孔径和微生态型载体。制备形成的固定化载体具有良好微孔结构，构成了一种适宜于微生物生存、生长、增殖的“微生态”环境，当外界环境变化时，微生物可以依靠载体提供的微生态环境，逐步适应外界条件的剧烈变化。由于固定化载体具有特殊微孔结构，构成了载体内外相互分异的硝化—反硝化微环境，这样便提供了一种存在于厘米尺度上的人工制造的氧化—还原界面。这种人工微环境在自然水体中的存在类似于自然水体中水—沉积物界面具有的硝化—反硝化功能，可以人为营造一种具有良好水气通道和硝化—反硝化微孔立体结构界面的微环境，将仅存在于自然水体中的水—沉积物界面及氧化—还原微环境从平面扩展到立体。载体的这种人工微环境在自然水体中的存在，弥补了目前富营养化湖泊水体中因大量水生高等植物衰亡导致的水体均一性增加、非均一性(异质性)减少而使氧化—还原环境恶变及水体自净能力下降的不足。采用此种固定化载体布设到自然水体可以起到一种在类似于荒漠化的均一性自然水体中引入一种人工制造的非均一性的剧烈的氧化-还原环境，大大增加水体的硝化-反硝化能力，增加水体氮素的转化效果，显著改善水生态修复的效果。另外，采用此种方法制备的固定化载体可以使用继第一代固定化酶、第二代静止细胞技术之后发展起来的第三代固定化增殖细胞技术对微生物进行固定化，显著改善微生物的固定效果和生长、增殖能力，微生物可以利用共聚物载体具备的良好的生物相容性及其对微生物的亲和性迅速吸附增殖微生物，并向外界释放和扩散，增加污染水体的微生物数量(如固定化氮循环细菌数量)，随着水体中的氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌数量大大增加，水体中的有机氮经氨化细菌氨化作用转化为氨氮和气态的NH₃，氨氮在载体表面富氧区被氧化成硝态氮，硝态氮在固定化载体内部缺氧区被反硝化细菌还原为气态氮进入大气，水体中不同形态的氮素污染物正是在载体的这种对微生物的亲和、吸附、增殖、扩散过程中，加强硝化-反硝化的作用下逐渐被去除。

由于甲基丙烯酸β羟乙酯和丙烯酸羟乙酯分子链中具有亲水性的单官能团(-OH)，与n乙二醇二甲基丙烯酸酯系列单体辐射聚合后形成的聚合物，对生命活性物质(包括各种细胞，微生物)具有一定的亲和作用—即生物相容性。

3、有益效果

通过本方法制备的固定化载体具有传质性好、机械强度高、使用寿命长等优点，并具有微生态性、生物相容性。可以人为的按照不同的微生物的形状、大小设计制备适宜于微生物生存、生长、增殖的微孔孔径和微生态型载体。采用本发明制备的固定化载体可以使用继第一代固定化酶、第二代静止细胞技术之后发展起来的第三代固定化增殖细胞技术对微生物进行固定化。显著改善微生物的固定效果和生长、增殖能力，具有细胞密度高、反应速度快、产物分离容易、反应进程易于控制等特点。采用本固定化载体制备的固定化微生物对氮污染型污水处理，以及水生态修复具有明显的效果。

四、附图说明

图1为单体(HEA-9G)20/10制备的共聚物载体的微孔结构电子显微镜照片

图2单体(HEA-9G)25/5制备的共聚物载体的微孔结构电子显微镜照片

五、具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明

实施例1

将亲水性的玻璃态单体甲基丙烯酸β羟乙酯(2-Hydroxyethyl methylacrylate(HEMA))作为组分A，弱疏水性的14乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 14G]作为组分B；蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为25/4/70(v/v/v)使用振荡器以1000r/min振荡5min混合均匀；

2.充氮气后，在-78℃的温度下，控制辐射剂量范围在1×10³～1×10⁶Gy，采用高能射线(¹³⁷Cs-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1cm×cm×cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡7d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌30min。

4.用合成废水(C₆H₁₂O₆ 14g，NH₄Cl 6g，KNO₃ 12g，NaHCO₃ 9g，KH₂PO₄0.5g，MgSO₄ 0.5g，NaCl 0.5g，FeCl₃ 0.5g，CoCl₂ 0.05g)浸泡固定化载体，28℃200r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经4000r/min、4℃离心20min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡24h、静置48h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)进行高有机质负荷的工业污水处理，当进水COD_Cr473.8mg/L、TN为112.0mg/L、碳氮比为4.23时，经过固定化氮循环细菌技术处理，出水平均COD_Cr有大幅度的降低，去除率达到76％，TN、NH₄⁺-N的去除率分别为80％，94％，表明采用低温辐射固定化载体制备的固定化氮循环细菌技术具有较强去除工业污水高浓度有机负荷冲击，降解有机物及脱氮的能力。

实施例2

1.将亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，弱疏水性的9乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 9G]作为组分B；蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为20/5/75(v/v/v)，使用振荡器以850r/min振荡4min混合均匀；

2.充氮气后，在-63℃的温度下，控制辐射剂量范围在5×10⁴Gy，采用高能射线(⁶⁰Co-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1.5cm×1.5cm×1.5cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡9d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌40min。

4.用合成废水(甲醇10g，NH₄Cl 5g，KNO₃ 10g，NaHCO₃ 7g，KH₂PO₄0.5g，MgSO₄ 0.3g，NaCl 0.5g，FeCl₃ 0.21g，CoCl₂ 0.025g)浸泡固定化载体，28℃200r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经5000r/min、3℃离心25min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡36h、静置48h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)进行净化太湖富营养化水实验，湖水经过固定化氮循环细菌净化处理后处理后，TN、NH₄⁺-N、COD的去除率分别达到75％和91.5％和75％，出水水质明显改善。采用该载体制备技术固定化氮循环细菌对湖泊、水库等天然水体的富营养化治理具有明显的效果。

实施例3

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，弱疏水性的9乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 9G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为21/9/70(v/v/v)，使用振荡器以900r/min振荡4min混合均匀；

2.充氮气后，在-95℃的温度下，控制辐射剂量范围在1×10⁵Gy，采用高能射线(电子束)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成2cm×2cm×2cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡10d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌45min。

4.用合成废水(C₆H₁₂O₆ 9.0g，NH₄Cl 5.5g，KNO₃ 14.9g，NaHCO₃ 7.5g，KH₂PO₄ 0.45g，MgSO₄ 0.6g，FeCl₃ 0.69g，CoCl₂ 0.08g)浸泡固定化载体，28℃170r/min振荡36h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经7000r/min、2℃离心30min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡28h、静置50h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)进行高氮负荷的生活污水处理，当TN为112mg/L，NH₄⁺-N为60.5mg/L左右，经过固定化氮循环细菌技术处理，TN、NH₄⁺-N有大幅度的降低，去除率分别达到80％，94％。表明采用此载体固定化氮循环细菌能够有效抗击较高负荷的氮污染冲击，具有较好的处理高氮负荷生活污水的能力。

实施例4

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，与弱疏水性的14乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 14G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为10/8/65(v/v/v)，使用振荡器以1100r/min振荡2min混合均匀；

2.充氮气后，温度为-63℃～-78℃，控制辐射剂量在2×10⁴Gy，采用高能射线(⁶⁰Co-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1.4cm×1.4cm×1.4cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡6d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌36min。

4.用合成废水(甲醇10g，NH₄Cl 2.9g，KNO₃ 10g，NaHCO₃ 10.3g，KH₂PO₄ 0.5g，MgSO₄ 0.5g，NaCl 0.5g，FeCl₃ 0.5g，CoCl₂ 0.05g)浸泡固定化载体，28℃200r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经4500r/min、1℃离心28min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡40h、静置40h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)30kg，进行野外净化红枫湖富营养化水实验，在5600m²、流量为2m³/s的红枫湖生态工程试验区，经过100天的连续运行，在气温为0～4℃条件下，湖水经过固定化氮循环细菌净化处理后，TN、NH₄⁺-N、非离子氨的去除率分别达到74％和89.5％和76.5％，出水水质明显改善。采用该载体制备技术固定化氮循环细菌对流速较高的天然水库型等天然水体的富营养化治理具有明显的效果。

实施例5

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，弱疏水性的4乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 4G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为27/7/50(v/v/v)，使用振荡器以1100r/min振荡6min混合均匀；

2.充氮气后，在-78℃～-88.5℃的温度下，控制辐射剂量为1×10⁵Gy，采用高能射线(¹³⁷Cs-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1.5cm×2cm×2cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡12d使之充分膨胀，在高压锅中121℃温度下灭菌42min。

4.用合成废水(甲醇7.5g，(NH₄)₂SO₄ 3.4g，KNO₃ 11g，NaHCO₃ 9.5g，KH₂PO₄ 1.1g，MgSO₄ 0.42g，FeCl₃ 0.41g)浸泡固定化载体，28℃210r/min振荡40h并交换4次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经6500r/min、0℃离心25min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28.5℃下振荡28h、静置56h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)对南京市外秦淮河污染水体进行氮负荷去除处理，当TN为6.3mg/L，NH₄⁺-N为3.4mg/L左右，经过固定化氮循环细菌技术处理，TN、NH₄⁺-N有较大幅度的降低，去除率分别达到75.6％，91.3％。表明采用此载体固定化氮循环细菌能够有效去除河道污染水体的氮素污染物，具有较好的处理流动水体(河道污染氮污染)的能力。

实施例6

1.选用亲水性的玻璃态单体甲基丙烯酸β羟乙酯(2-Hydroxyethyl methylacrylate(HEMA))作为组分A，弱疏水性的2乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 2G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为31/4/65(v/v/v)，使用振荡器以750r/min振荡10min混合均匀；；

2.用氮气饱和后，在-88.5℃的温度范围内，控制辐射剂量范围为1×10⁵Gy～1×10⁶Gy，采用高能射线(⁶⁰Co-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1.6cm×2.0cm×2.0cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡6d使之充分膨胀，在121℃高温下灭菌40min。

4.用合成废水(C₆H₁₂O₆ 14.5g，NH₄Cl 5.5g，KNO₃ 11.5g，NaHCO₃ 9.5g，KH₂PO₄ 0.5g，MgSO₄ 0.5g，CoCl₂ 0.05g)浸泡固定化载体，28.5℃250r/min振荡20h并交换4次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经6000r/min、0℃离心30min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡24h、静置48h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)对南京市玄武湖水进行富营养化水体去除氮素污染物实验，经过固定化氮循环细菌技术转化湖泊氮素实验，TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、和NO₂^--N、均有大幅度的降低，去除率分别为80％，85.4％，79％和77％，表明采用固定化载体制备的固定化氮循环细菌技术具有较强去除旅游湖泊氮污染的能力。

实施例7

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，与弱疏水性的2乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 2G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为30/20/86，(v/v/v)，使用振荡器以1000r/min振荡6min混合均匀；；

2.用氮气饱和后，在-93.5℃的温度下，控制辐射剂量在1×10⁴～1×10⁵Gy，采用高能射线(⁶⁰Co-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成2.0cm×2.0cm×2.0cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡10d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌36min。

4.用合成废水(甲醇9g，NH₄Cl 5g，KNO₃ 10g，NaHCO₃ 7g，KH₂PO₄0.5g，MgSO₄ 0.5g)浸泡固定化载体，28℃240r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经7500r/min、0℃离心30min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡30h、静置48h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)30kg加上水生植物，在华家池生态工程试验区进行野外净化富营养化水实验，在5000m²生态工程试验区，经过150天的连续运行，在气温为10℃～38℃条件下，湖水经过固定化氮循环细菌+水生植物的净化处理后，TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别达到74％～78％和89.5％～91％、76.5～79％、73.％～75％，水质明显改善。采用该载体制备技术固定化氮循环细菌对养殖型等天然水体的富营养化治理具有明显的效果。

实施例8

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，与弱疏水性的2乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 2G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为10/4/55，(v/v/v)，使用振荡器以1000r/min振荡6min混合均匀；；

2.用氮气饱和后，在-95℃的温度下，控制辐射剂量在1×10³～1×10⁴Gy范围内，采用高能射线(¹³⁷Cs-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成2.0cm×2.0cm×2.0cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡10d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌36min。

4.用合成废水(甲醇9g，NH₄Cl 5g，KNO₃ 10g，NaHCO₃ 7g，KH₂PO₄0.5g，MgSO₄ 0.5g)浸泡固定化载体，28℃240r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经7500r/min、0℃离心30min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡30h、静置48h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)30kg加上水生植物，在华家池生态工程试验区进行野外净化富营养化水实验，在5000m²生态工程试验区，经过150天的连续运行，在气温为10℃～38℃条件下，湖水经过固定化氮循环细菌+水生植物的净化处理后，TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别达到74％～78％和89.5％～91％、76.5～79％、73.％～75％，水质明显改善。采用该载体制备技术固定化氮循环细菌对养殖型等天然水体的富营养化治理具有明显的效果。

实施例9

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，与弱疏水性的2乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 2G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为20/10/76，(v/v/v)，使用振荡器以1000r/min振荡6min混合均匀；；

2.用氮气饱和后，在-93.5℃～-95℃的温度下，控制辐射剂量在1×10³～1×10⁴Gy范围内，采用高能射线(¹³⁷Cs-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成2.0cm×2.0cm×2.0cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡10d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌36min。

4.用合成废水(甲醇9g，NH₄Cl 5g，KNO₃ 10g，NaHCO₃ 7g，KH₂PO₄0.5g，MgSO₄ 0.5g)浸泡固定化载体，28℃240r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经7500r/min、0℃离心30min后所得氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌投入载体，在28℃下振荡30h、静置48h，使氨化、硝化、亚硝化和反硝化细菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化氮循环细菌(氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌)30kg加上水生植物，在华家池生态工程试验区进行野外净化富营养化水实验，在5000m²生态工程试验区，经过150天的连续运行，在气温为10℃～38℃条件下，湖水经过固定化氮循环细菌+水生植物的净化处理后，TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别达到74％～78％和89.5％～91％、76.5～79％、73.％～75％，水质明显改善。采用该载体制备技术固定化氮循环细菌对养殖型等天然水体的富营养化治理具有明显的效果。

实施例10

1.选用亲水性的玻璃态单体丙烯酸羟乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate(HEA))作为组分A，与弱疏水性的14乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 2G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为19/6/70，(v/v/v)，使用振荡器以1000r/min振荡6min混合均匀；；

2.用氮气饱和后，在-88.5℃的温度下，控制辐射剂量在1×10³～1×10⁴Gy范围内，采用高能射线(⁶⁰Co-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1.4cm×1.4cm×1.4cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡10d使之充分膨胀，在1.03×10⁵Pa高压锅中灭菌36min。

4.用合成废水(C₆H₁₂O₆ 250g，(NH₄)₂SO₄ 12.5g，MgSO₄ 7.5g，NaCl7.5g，FeSO₄ 0.9g，MnSO₄ 0.75g，Ca₃(PO₄)₂ 50g，25L，pH7.2)浸泡固定化载体，28℃240r/min振荡24h并交换3次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经7500r/min、0℃离心30min后所得积磷菌、发酵产酸菌投入载体，在28℃下振荡30h、静置48h，使积磷菌、发酵产酸菌交替在有氧条件及厌氧条件下吸附于固定化载体表面并通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化细菌(积磷菌、发酵产酸菌)进行含磷工业污水处理，运行工艺为SBR法，进水0.5h，缺氧搅拌3小时，曝气7小时，沉淀排水3小时，当进水COD_Cr 513.5mg/L、TP为103.0mg/L时，经过固定化细菌技术处理，出水平均TP和COD_Cr有大幅度的降低，去除率分别为80％，83％，表明采用固定化载体制备的固定化细菌(积磷菌、发酵产酸菌)技术具有较强去除工业污水高浓度有机负荷冲击，降解有机物及除磷的能力。

实施例11

1.选用亲水性的玻璃态单体甲基丙烯酸β羟乙酯(2-Hydroxyethyl methylacrylate(HEMA))作为组分A，弱疏水性的9乙二醇二甲基丙烯酸酯[Polyethylene glycoldimethacrylate 9G]作为组分B；加入蒸馏水作为组分C，按A∶B∶C为28/10/62(v/v/v)，使用振荡器以750r/min振荡10min混合均匀；；

2.用氮气饱和后，在-63℃～95℃的温度范围内，控制辐射剂量范围为1×10⁵Gy～1×10⁶Gy，采用高能射线(⁶⁰Co-γ射线)辐照聚合形成固定化载体；

3.将辐射后的载体切成1.6cm×2.0cm×2.0cm小块放在三角瓶中用蒸馏水浸泡6d使之充分膨胀，在121℃高温下灭菌40min。

4.用合成废水(Na₂S₂O₃ 250g，K₂HPO₄ 100g，KH₂PO₄ 100g，NH₄Cl 10g，MgSO₄ 20g，FeSO₄ 0.05g，MnSO₄.0.05g，25L，pH7.0～7.8)浸泡固定化载体，28.5℃250r/min振荡20h并交换4次合成废水，使合成废水充分进入膨胀后的固定化载体内部；

5.将适量经6000r/min、0℃离心30min后所得硫杆菌投入载体，在28℃下振荡24h、静置48h，使硫杆菌通过增殖进入充满合成废水的具有良好微孔生长环境的共聚物载体内部，使之被固定化。

6.采用此固定化载体制备的固定化硫杆菌煤浆进行脱硫，结果表明，采用低温辐射技术制备的载体固定化硫杆菌，经过3小时左右的固定化硫杆菌对煤浆进行预处理，对黄铁矿中的硫的去除率为65％左右，表明固定化硫杆菌对黄铁矿中的硫有较好的去除效果。