基本介紹
- 中文名：絮凝性
- 外文名：flocculability
技術介紹,發現,基本原理,程度測定,影響效果因素,相互作用力,吸附等溫線,電解質濃度,顆粒濃度,種類及結構,產生及條件,
技術介紹
絮凝技術最早廣泛套用於選礦和污水處理，主要用於除去水和廢水中的懸浮物質和膠體物質。隨著發酵工業的發展，特別是酶製劑工業的發展，絮凝技術在發酵液的固液分離上變得越來越重要。
發現
微生物絮凝作用首先是Louis Pasetur在酵母中觀察到的。這裡的“絮凝作用”是指細胞的聚集現象，但當時一直未對其產生重視。
絮凝是微生物細胞從介質中由懸浮狀態聚集成團並快速沉降的現象。絮凝性是微生物的一個重要特性，發酵臨近結束時，大量微生物細胞絮凝在一起結塊沉下，發酵液因而得到澄清。菌種不同，生理特性存在差異，絮凝性能也不同。絮凝性能良好的微生物，發酵結束時能迅速沉澱，不僅降低分離細胞所耗的能源，而且可以避免細胞長時間懸浮於發酵液中造成自溶的危險。在實際生產中，存在著兩種不正常的絮凝現象：一是發酵結束時細胞不絮凝；二是在未達到要求的發酵度時，提前出現絮凝現象。這兩種現象對生產都是極為不利的，應該盡力避免。
基本原理
橋聯說：聚合物分子在溶液中伸展，不同部位與溶液中的不同顆粒相互作用，而將顆粒結合在一起，形成更大的粒子，而沉降。
簡單的電荷中和：帶電荷的聚電解質與帶有相反電荷的顆粒通過電荷中和作用而集聚成大顆粒。絮凝效果與表面電荷有關。
電荷補償中和作用：不需要顆粒與聚合物的相反電荷之間一對一的作用，在吸附狀態下，聚合物的高密度電荷，是顆粒上會出現電荷補償（即使顆粒可能為中性的），與不同顆粒上相反電荷區域吸引，使之聚集。
程度測定
透光度或濁度及細胞數測定：絮凝沉降上清液
沉降速度測定：初始時間內固形物下降離液面的距離
絮凝物體積測定：沉降停止或固定時間的沉降物體積
過濾速度：固定時間收集的濾液體積，或固定體積的濾液需要的過濾時間
濾餅含水量：濾餅烘乾後失去的水分量
濾液的顆粒濃度，濾液透光度或濁度，細胞數
濾餅可壓縮程度：自然過濾與抽濾濾餅厚度及體積比
影響效果因素
相互作用力
使用中性或具有相同電荷的絮凝劑聚合物時，與顆粒的相互作用包括：
1、氫鍵
2、非極性或范德瓦爾力
3、簡單的電荷基因與顆粒表面通過二價或三價帶有相反電荷的離子結合
4、局部靜電吸附
吸附等溫線
1、低親和吸附等溫線：聚合物吸附量隨聚合物濃度增加而增加。吸附量隨分子量和離子強度增加而增加。
2、高親和吸附等溫線：在低聚合物濃度下，聚合物幾乎定量吸附。中性和具有相反電荷的聚合物，但有相同電荷的聚合物也常有。吸附量與分子量和離子強度關係較弱。主要與聚合物的結構、離子化強度及顆粒電荷密度有關。
電解質濃度
當使用中性與相同電荷的聚合物時，吸附隨電解質濃度增加而增加；電荷相反時，情況複雜。
顆粒濃度
1、在無電解質存在下，相反電荷的聚合物與不同濃度顆粒絮凝的吸附等溫無明顯差異，說明橋聯作用在這裡並不是主要的；
2、在有電解質存在時，聚合物濃度與顆粒濃度比值隨顆粒濃度增加而降低。說明顆粒濃度增加，顆粒之間的碰撞頻率以顆粒濃度的平方增加，顆粒共享聚合物的幾率增加，形成橋聯的所需聚合物量明顯減少。
說明電荷相反的顆粒與聚合物的絮凝過程，電荷中和作用很重要，中和後會發生橋聯作用。
種類及結構
微生物絮凝劑的來源可包括以下四類：
（1）直接利用微生物細胞的絮凝劑，它們大量存在於土壤活性污泥和沉積物中，如某些細菌、酵母等。
（2）利用微生物細胞提取物的絮凝劑，如酵母細胞壁的葡萄糖、蛋白質等成分均可作為絮凝劑。
（3）利用微生物細胞代謝產物的絮凝劑。微生物分泌到壁外的產物主要是細菌的莢膜和粘液質，其絮凝劑的有效成分主要有蛋白質，脂類及其複合物，多糖在某種程度上可作為絮凝劑。
（4）克隆技術所獲得的絮凝劑。目前從釀酒酵母中至少發現14個絮凝基因，其中FL01和FL05絮凝基因在1號染色體上，FL08絮凝基因在8號染色體上，這3個絮凝基因分子克隆已獲成功。
產生及條件
微生物絮凝劑的產生受其培養條件的影響，影響因素包括：
（1）培養基組成，包括碳源、氮源及生命所需的各種無機鹽等。
不同的微生物需要不同的營養基質，如細菌中的自氧菌不能利用有機化合物，而異氧菌則需要有機化合物作為碳源（蔗糖、澱粉等）和氮源（牛肉膏、蛋白陳等），產莢膜細菌需要較高濃度的糖類作為培養基。
（2）培養基初始pH值，pH值可影響絮凝劑產生菌的生長及絮凝物的分泌，一般來說，細菌的最適pH為中性到弱鹼性，而黴菌為酸性。如MBFAg培養基的最佳初始pH為8-9，NOC-1的為8.5。
（3）培養溫度，不同種類的微生物有不同的適宜溫度範圍，一般認為，最適宜的溫度為25-35℃之間。
（4）培養時間，不同種類的微生物有不同的生長周期，因而產生絮凝劑的周期也不一樣。
（5）通氣情況（水浴搖床的速度），直接影響絮凝劑產生菌的生長及絮凝劑的分泌。
微生物絮凝劑的絮凝能力除受上述培養條件的影響外，同樣也受它所處理的水質條件的影響，如水質的pH值、濃度等，即有其特定的套用條件。
