專利名稱：一種能與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的微生物及其去除鎘的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去除工業(yè)廢水中鎘方法，尤其涉及利用生物吸附、吸收重金屬鎘的特 性去除工業(yè)廢水中鎘的方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，有毒重金屬對環(huán)境的污染嚴重威脅著人類健康，逐步成為全球 性問題。其中鎘是劇毒性物質(zhì)，且有協(xié)同作用，可使進入體內(nèi)的其他毒物的毒性增大；還可 以在人的肝、腎、胰腺和甲狀腺內(nèi)積累，可引起骨、消化道、血管的病變，表現(xiàn)有神經(jīng)痛、骨質(zhì) 疏松、骨折、貧血、內(nèi)分泌失調(diào)等癥狀；鎘還有致癌、致畸、致突變作用。鎘污染主要來源于電鍍、冶礦、冶煉、染料、電池和化學(xué)工業(yè)廢水的排放，利用植物 材料做吸附劑處理含鎘廢水是近年來迅速發(fā)展起來的處理工業(yè)廢水的新技術(shù)，它利用隨處 可得的工、農(nóng)業(yè)廢棄材料吸附廢水中的重金屬離子。與傳統(tǒng)方法相比具有操作簡單、成本 低、去除效率高、可重復(fù)利用等有優(yōu)點，能高效的處理中低濃度重金屬離子廢水。然而，由于 植物材料本身的性質(zhì)特點，當(dāng)將材料磨碎用作生物吸附時材料中的可溶解性有機化合物易 溶解于廢水中，使得水體顏色偏黃，出水COD、BOD、TOC等值均偏高，影響處理效果。傳統(tǒng)的 修飾方法包括用甲醛、氫氧化鈉、濃硫酸、芬頓試劑等溶液預(yù)處理植物材料。這些材料修飾 方法都不同程度上引入了新的化學(xué)污染，增加了處理成本，且吸附效率提高不大，甚至有所 降低。另外用微生物作吸附劑處理重金屬廢水時，由于活體微生物對環(huán)境要求較高，需要往 廢水中添加有機碳源、改變PH值等，使得處理成本增加，如何解決利用生物吸附劑處理重 金屬廢水中存在的這些問題，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的一個新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能與植物材料聯(lián)合作 用去除工業(yè)廢水中鎘的微生物，同時還提供一種吸附效率高、效果好、適用范圍廣、成本低、 無污染的利用植物材料及內(nèi)生菌共同作用處理工業(yè)鎘廢水的方法。一種能與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的微生物，名稱為ArthrcAacter oxydans LKR02，保藏編號為 CCTCC M 2010299o應(yīng)用所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，包括以下步 驟先調(diào)節(jié)待處理工業(yè)廢水的pH值至5-8，每立方米的含鎘廢水中添加不少于5kg的 植物材料；振蕩吸附后濾除植物材料，然后往濾液中接種ArthrcAacteroxydans LKR02菌， 繼續(xù)進行振蕩吸附后過濾，完成對工業(yè)廢水的處理。所述用于處理含鎘廢水的植物材料是收割后的油菜秸稈。所述的油菜秸稈用清水洗凈，置于烘箱中50°C烘干至恒重，粉碎過50目篩即可。KiSWrthrobacter oxydans LKR02菌在液體LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)，按體積比為0.01-1%的比例接種于待處理廢水中。所述的兩次振蕩吸附過程均是采用搖床進行的，搖床的轉(zhuǎn)數(shù)為120-150rpm ；pH值 為 6. 5-7. 5 ；溫度為 20-350C ο所述的植物材料吸附時間為40-70min ；優(yōu)選40min。所述的Arthrobacter oxydans LKRO2 菌吸附時間為 72_96h ；優(yōu)選 72h。本發(fā)明ArthrcAacter oxydans LKR02菌為非模式菌株，氧化節(jié)桿菌屬，革蘭氏陽 性菌，呈短桿狀，多聚排列，無芽孢，無莢膜，異養(yǎng)，生長過程中需要氧氣，不需光照。該菌體 單菌落形態(tài)圖見圖1。該菌分離方法首先將從礦區(qū)采集到的新鮮龍葵植株用自來水沖洗表面，去除表面粘附的土壤顆 粒，然后用剪刀將整株龍葵剪成根、莖、葉三部分，隨后將這三部分分別置于70%乙醇溶液 浸泡3min、次氯酸鈉溶液可用CD浸泡30min進行表面消毒，再用已消毒的去離子水 沖洗植物材料表面粘附的消毒液，隨后將適量的根、莖、葉分別置于研缽中，加入幾毫升PBS 緩沖液，研磨，最后將研磨液逐次稀釋到KT1-KT8倍，吸取0. ImL稀釋液于LB固體培養(yǎng)基中 于恒溫箱中培養(yǎng)2-14天，在培養(yǎng)期間，觀察菌落的形態(tài)、顏色等性質(zhì)，挑取具有不同形 態(tài)結(jié)構(gòu)的菌落于LB液體培養(yǎng)基中擴大培養(yǎng)，再將經(jīng)擴大培養(yǎng)后的菌體稀釋適當(dāng)倍數(shù)于LB 固體培養(yǎng)基中，觀察單菌落的表面形態(tài)特征，并以LKR(表明該菌分離于龍葵根)、LKS (龍葵 莖)、LKL(龍葵葉)的標記命名。(菌種分離實驗中用到的溶液、研缽、杵、培養(yǎng)皿、燒杯等 都都需先進行滅菌處理，且菌種分離操作于無菌室超潔凈臺中進行。)本發(fā)明Arthrobacter oxydans LKR02菌分離于龍葵根部。通過形態(tài)學(xué)觀察，生理生化特性以及16SrDNA序列測序鑒定，該菌株為氧化節(jié)桿 菌，命名為ArthrcAacter oxydans LKR02，并于2010年11月12日在中國典型培養(yǎng)物保藏 中心進行了保藏。本發(fā)明的原理及優(yōu)勢本發(fā)明基于植物材料油菜對重金屬具有相當(dāng)?shù)奈侥芰?，可以用作重金屬處理?高效、經(jīng)濟材料，另外從超累積植物龍葵體內(nèi)分離得到的內(nèi)生菌具有較高的重金屬耐受能 力，能夠抵御較高重金屬濃度的毒害，并且對重金屬具有非常好的吸附效果，以往的重金屬 植物材料吸附方法，由于植物材料的有機物成分易造成水體的COD偏大，而微生物的活體 吸附對環(huán)境要求較高，需要不停的向水體中提供有機物以供微生物不斷的生長繁殖，增加 處理成本，使得這兩種方法在工業(yè)上的大規(guī)模運行有相當(dāng)難度，本發(fā)明是第一次將植物吸 附與微生物吸附聯(lián)合起來處理重金屬污染廢水的方法，先用植物材料處理重金屬廢水，植 物材料中的部分有機物溶解于水中，微生物內(nèi)生菌利用這些有機物作為碳源，供自身生長 繁殖，并吸附廢水中剩余的重金屬，降低了處理成本，是一個簡單、經(jīng)濟、方便、高效的重金 屬廢水處理新技術(shù)。


圖1為本發(fā)明Arthrobacter oxydans LKR02菌體單菌落形態(tài)圖；圖2為內(nèi)生菌吸附劑對Cd2+的去除率。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實施例1先往每立方米的含鎘廢水中添加5kg的植物材料吸附劑，將溫度控制在30°C，振 蕩吸收，70min后離心、過濾去除吸附劑，將濾出水調(diào)節(jié)至中性后，繼續(xù)往廢水中投加經(jīng)平板 培養(yǎng)的內(nèi)生菌，重復(fù)進行振蕩吸附，其中內(nèi)生菌利用水體中的有機物生長繁殖并吸附廢水 中殘余重金屬，搖床反應(yīng)72-96小時后濾除吸附劑，完成對工業(yè)廢水的處理。使出水中的鎘 含量降低，減輕對水體的重金屬污染，COD值達到一級排放標準。所用生物吸附劑為油菜秸 稈及從超累積植物龍葵體內(nèi)分離的到的內(nèi)生菌。本發(fā)明技術(shù)方案中的PH值、吸附時間是通 過以下對實驗室模擬廢水的吸附試驗確定的。1、植物材料pH值范圍的確定。取Im3的50mg/L的含Cd2+廢水，通過加入NaOH溶 液或鹽酸調(diào)節(jié)PH值，配成pH值1-9的系列溶液，加入5kg上述方法制備得到的植物材料生 物吸附劑，溫度為30°C，振蕩器上攪拌池后，過濾，測定吸附后水中的鎘離子含量(測定結(jié) 果見表1).在PH值高于5時，有97%以上的Cd2+被去除，考慮到在堿性條件下，Cd2+會形 成氫氧化鎘沉淀，所以該植物材料吸附劑適宜吸附的PH范圍為5-8，最佳吸附pH值為7。表1植物材料吸附劑在不同pH值條件下對Cd2+去除
權(quán)利要求
1.一種能與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的微生物，其特征在于，所述的微生 物名稱為 Arthrobacter oxydans LKR02，保藏編號為 CCTCC M 2010299o
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，其特 征在于，包括以下步驟先調(diào)節(jié)待處理工業(yè)廢水的PH值至5-8，每立方米的含鎘廢水中添加不少于5kg的植物 材料；振蕩吸附后濾除植物材料，然后往濾液中接種ArthrcAacteroxydans LKR02菌，繼續(xù) 進行振蕩吸附后過濾，完成對工業(yè)廢水的處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，其特 征在于，所述用于處理含鎘廢水的植物材料是收割后的油菜秸稈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法， 其特征在于，所述的油菜秸稈用清水洗凈，置于烘箱中50°C烘干至恒重，粉碎過50目篩即 可。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，其 特征在于，所述的ArthrcAacter oxydansLKR02菌在液體LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)，按體積比為 0.01-1%的比例接種于待處理廢水中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，其特 征在于，所述的兩次振蕩吸附過程均是采用搖床進行的，搖床的轉(zhuǎn)數(shù)為120-150rpm ；pH值 為 6. 5-7. 5 ；溫度為 20-350C ο
7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法， 其特征在于，所述的植物材料吸附時間為40-70min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，其特 征在于，所述的植物材料吸附時間為40min。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法， 其特征在于，所述的Arthrobacter oxydans LKR02菌吸附時間為72_96h。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微生物與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的方法，其 特征在于，所述的Arthrobacter oxydans LKR02菌吸附時間為72h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能與植物材料聯(lián)合作用去除工業(yè)廢水中鎘的微生物及其去除鎘的方法。利用植物材料的吸附作用初步處理廢水，每立方米含鎘廢水中添加5kg的植物材料，攪拌、沉淀、過濾。溫度控制在30℃，振蕩吸附40-70min后濾出吸附劑，然后往廢水中接種內(nèi)生菌吸附劑，溫度控制在30℃，繼續(xù)進行振蕩吸附，72-96小時后濾除吸附劑，完成對工業(yè)廢水的處理。所述植物材料為農(nóng)業(yè)廢余油菜秸稈，內(nèi)生菌為從超累積植物體內(nèi)分離得到的內(nèi)生菌。本發(fā)明的方法吸附效率高、吸附效果好、不引入新的污染、安全、經(jīng)濟，能有效的解決植物材料用作吸附劑處理鎘廢水時帶來的有機污染問題。
文檔編號C12R1/06GK102086443SQ20101057203
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉承斌, 徐濤英, 李波, 羅勝聯(lián), 陳亮, 陳覺梁, 饒嬋 申請人:湖南大學(xué)