一種高效鉛離子生物吸附劑及其制備方法與應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域，涉及了一種利用細菌的生物吸附劑及其高效快速的清除溶液中鉛離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人類的活動，全球范圍內(nèi)重金屬的污染變得日益嚴重，我國也頻現(xiàn)重金屬污染事件，如血鉛中毒和鎘大米等污染事件。這些事件給我們敲響了警鐘，重金屬在環(huán)境中的積累對人體健康造成了嚴重的威脅。
[0003]重金屬污染的治理方法現(xiàn)在主要有物理方法、化學方法和生物方法。其中物理方法和化學方法因其操作簡便、材料易得而成為研究和應用的主要方法。而近來利用生物吸附劑如細菌、真菌、海藻和植物來處理重金屬污染也開始嶄露頭角。生物方法具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點。細菌作為生物吸附劑的重要來源，因其繁殖速度快，吸附劑易得，吸附效率高、能耗低，遺傳改造方便而被認為具有很大的應用潛力。因此，利用細菌處理環(huán)境中重金屬污染也成為當下研究的熱點。
[0004]微生物能通過細胞表面吸附、生物沉淀、氧化還原及細胞積累等方式與重金屬相互作用，從而將其從溶液中富集到菌體，達到清除重金屬的效果。大量的研究證明很多微生物都可以吸附重金屬，被作為生物吸附劑。如利用耐鉛放線菌處理I HiM的鉛溶液，吸附率可達94.5%，處理4 mM的溶液時吸附率為26.0% ;另外，利用白腐真菌修復土壤中的鉛污染，當每畝施入量為1.5噸時,可將土壤中的鉛含量從1000mg/kg降至428mg/kg。但是,在極端環(huán)境條件下(如高氧化環(huán)境)，大部分細菌都不能很好的存活下來，所以難以作為生物吸附劑來處理極端條件下的重金屬污染。耐福射奇球菌(Deinococcus rad1durans)作為一種極端微生物，能夠耐受多種極端環(huán)境如電離輻射、氧化壓力、干燥和UV等。耐輻射球菌可降解廢水中的孔雀石綠，效率高達95%以上。但目前尚無在重金屬污染處理領(lǐng)域的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要克服現(xiàn)有的難題，提供一種高效鉛離子生物吸附劑及其制備方法與應用。
[0006]一種高效鉛離子生物吸附劑，所述生物吸附劑含有菌株耐輻射奇球菌(Deinococcus rad1durans),來源于美國模式菌種保藏中心(ATCC),編號為ATCC13939,待處理的含Pb2+溶液pH為2.0-4.0，加入所述生物吸附劑后的耐輻射奇球菌終濃度為0.02-0.04g/ml。
[0007]所述的耐輻射奇球菌為干燥粉末狀態(tài)或者液體培養(yǎng)狀態(tài)。
[0008]所述的耐輻射奇球菌可進一步經(jīng)過基因工程改造。
[0009]( I)菌種的活化與培養(yǎng):
將耐輻射奇球菌劃線接種于TGY固體培養(yǎng)基上，培養(yǎng)基組成為蛋白胨5g/L，酵母提取物3 g/L，葡萄糖I g/L，15 g/L瓊脂，30±2 °C培養(yǎng)40~45小時，挑取單菌落接種于三角瓶中搖瓶培養(yǎng)至對數(shù)生長期早期，然后按1%的接種比例轉(zhuǎn)接至大瓶的培養(yǎng)基中，在30±2°c，180-220rpm的條件下培養(yǎng)18_30h ；
(2)收集菌體，將細胞培養(yǎng)至穩(wěn)定期后，離心收集菌體，離心力為7000-8000g，離心時間為lOmin，收集得到新鮮菌體。
[0010](3)洗滌菌體，用pH為7.0的磷酸緩沖液將菌體重新懸浮，充分震蕩，再離心收集菌體，離心力為7000-8000g,離心時間為lOmin。
[0011]進一步，所述步驟(3)收集的菌體進行真空冷凍干燥。
[0012]所述的真空冷凍干燥具體如下，將收集的菌體置于_20°C條件下12小時，然后置于-80°C 12小時，將冰凍的菌體置于冷凍干燥機中，溫度為-50°C至_55°C，干燥24_36h。
[0013]一種應用所述生物吸附劑吸附或回收鉛離子的方法，步驟如下:
將待處理的含Pb2+溶液pH調(diào)至2.0-4.0，然后加入所述的吸附劑，吸附劑的終濃度為0.02-0.04g/ml,攪拌反應,反應時間3min或以上，即達到清除水體中Pb2+的效果,通過過濾、離心或者自然沉淀將菌體從溶液中分離。
[0014]所述的水體為放射性水體或50攝氏度以上水體。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
高效快速、綠色環(huán)保、廉價易得等特點，另外適用于輻射或具有50攝氏度以上等極端環(huán)境。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所制備的Pb2+生物吸附劑的吸附動力學實驗結(jié)果的示意圖；
圖2是本發(fā)明所制備的Pb2+生物吸附劑的吸附特性實驗結(jié)果的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施方案對本發(fā)明做進一步的說明，這些實施例應被理解為僅是舉例說明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0018]實施例1:一種耐輻射球菌來源的Pb 2+生物吸附劑的制備方法，步驟如下:
a.細菌培養(yǎng)，將配制好的TGY培養(yǎng)基(將5g蛋白胨、3g酵母粉和Ig葡萄糖溶于I L水中)置于高壓滅菌鍋中滅菌，滅菌條件為121°C，滅菌時間為20min。從平板上挑取耐輻射奇球菌單菌落于5ml滅菌的TGY培養(yǎng)基中在搖床過夜培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為30°C，搖床轉(zhuǎn)速為200rpm。然后按1%的接種比例轉(zhuǎn)接至大瓶的培養(yǎng)基中，在30°C，200rpm的條件下培養(yǎng)24h。
[0019]b.收集菌體，將細胞培養(yǎng)至穩(wěn)定期后，離心收集菌體，離心力為8000g，離心時間為lOmin，收集得到新鮮菌體。
[0020]c.洗滌菌體，用PH為7.0的磷酸緩沖液將菌體重新懸浮，充分震蕩，再離心收集菌體，離心力為8000g,離心時間為lOmin。
[0021]d.真空冷凍干燥，將收集的菌體置于_20°C 12小時，然后置于_80°C 12小時，然后將冰凍的菌體置于冷凍干燥機中，溫度為_55°C，干燥28h。
[0022]e.將菌體從冷凍干燥機中取出，得到耐輻射奇球菌干粉，即為Pb2+吸附劑。
[0023]實施例2: —種耐輻射球菌來源的Pb 2+生物吸附劑的制備方法，步驟如下:
a.細菌培養(yǎng)，將配制好的TGY培養(yǎng)基(將5g蛋白胨、3g酵母粉和Ig葡萄糖溶于I L水中)置于高壓滅菌鍋中滅菌，滅菌條件為121°C，滅菌時間為20min。從平板上挑取耐輻射奇球菌單菌落于5ml滅菌的TGY培養(yǎng)基中在搖床過夜培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為30°C，搖床轉(zhuǎn)速為220rpm。然后按1%的接種比例轉(zhuǎn)接至大瓶的培養(yǎng)基中，在30°C，220rpm的條件下培養(yǎng)20h。
[0024]b.收集菌體，將細胞培養(yǎng)至穩(wěn)定期后，離心收集菌體，離心力為8000g，離心時間為lOmin，收集得到新鮮菌體。
[0025]c.洗滌菌體，用PH為7.0的磷酸緩沖液將菌體重新懸浮，充分震蕩，再離心收集菌體，離心力為8000g,離心時間為lOmin。
[0026]d.真空冷凍干燥，將收集的菌體置于_20°C 12小時，然后置于_80°C 12小時，然后將冰凍的菌體置于冷凍干燥機中，溫度為_53°C，干燥30h。
[0027]e.將菌體從冷凍干燥機中取出，得到耐輻射奇球菌干粉，即為Pb2+吸附劑。
[0028]實施例3: —種耐輻射球菌來源的Pb 2+生物吸附劑的制備方法，步驟如下:
a.細菌培養(yǎng)，將配制好的TGY培養(yǎng)基(將5g蛋白胨、3g酵母粉和Ig葡萄糖溶于I L水中)置于高壓滅菌鍋中滅菌，滅菌條件為121°C，滅菌時間為20min。從平板上挑取耐輻射奇球菌單菌落于5ml滅菌的TGY培養(yǎng)基中在搖床過夜培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為30°C，搖床轉(zhuǎn)速為200rpm。然后按1%的接種比例轉(zhuǎn)接至大瓶的培養(yǎng)基中，在30°C，180rpm的條件下培養(yǎng)28