[發明專利]金屬還原細菌對金屬絡合染料降解及資源化利用的方法

有效

• 申請號: 201110393765.2
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102502975A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 肖翔;杜道林;徐燦燦;吳勇民
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F103/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種利用金屬還原細菌對金屬絡合染料廢水進行生物降解并資源化利用的方法，屬于資源利用、廢水處理和納米材料合成領域。

背景技術

近幾十年來，我國的染料工業近年來快速發展。目前我國各種染料年產量已達90萬噸。同時我國還是世界最大的印染紡織業大國，每年大量產生的染料廢水已成為環境重點污染源之一。金屬絡合染料被廣泛應用于紡織印染、彩色攝影、化妝品、造紙印刷、藥品、和其他行業。據報道。目前，30％的羊毛染色行業和40％錦綸印染行業使用的是金屬絡合染料。很多金屬絡合染料中含有有毒重金屬離子，在進行常規的物理、化學等降解過程中，這些離子被釋放出來，造成了二次污染。而生物處理方法，目前主要集中在絲狀真菌的酶降解處理，通過對真菌分泌的降解酶在好氧條件下進行染料降解。但是絲狀真菌不但會釋放出有毒的重金屬離子，而且由于其生長緩慢，在水環境中容易其他微生物的抑制，因此難以應用于實際的廢水處理工程中。而現階段細菌對于金屬絡合染料的生物降解還研究不多，而且主要集中于偶氮類的金屬絡合染料。而偶氮類金屬絡合染料的降解也主要是通過打斷外圍基團的偶氮鍵，而對金屬絡合鍵無能無力，未能達到徹底修復的目的。而對于占大部分的非偶氮類的金屬絡合染料的生物處理方法及資源化利用，還未見到報道。

金屬還原細菌Shewanella是近年來被廣泛研究的一種環境原核微生物，廣泛分布于天然的土壤及水環境中。Shewanella菌是一種模式的革蘭氏陰性的兼性好氧微生物。在厭氧生長條件下，它能夠利用金屬氧化物、重金屬離子、硝酸鹽、亞硝酸鹽、DMSO、TMAO、腐植酸等多種物質作為電子受體進行厭氧呼吸。近年來，Shewanella菌還被發現能夠利用偶氮染料、三苯甲烷染料、蒽醌染料等染料污染物作為電子受體，在進行厭氧呼吸生長的同時，對這些染料進行脫色降解。但是目前國際上還沒有關于Shewanella對非偶氮類的金屬絡合染料的報道。

另外，利用生物方法合成納米材料已經是國際納米科學領域研究的熱點。而金屬還原細菌Shewanella由于其強大的還原能力，在此領域已經受到越來越多的重視。目前已經利用Shewanella處理Pt、Ag、Au、Pb、Cu、Cr、等有毒重金屬離子，合成了具有不同光催化和電催化性能的納米材料。

因此，本發明針對目前金屬絡合染料降解的困境，利用金屬還原細菌Shewanella在治理染料污染的同時，提取染料中的有毒金屬離子，生物合成納米材料，從而對金屬絡合染料進行治理的同時，進行資源化的納米材料生產。

發明內容

本發明的目的在于融合當今污染物生物降解和納米材料生物制備方法等國際前沿研究成果，以金屬還原細菌Shewanella作為金屬絡合染料的還原降解菌株，通過添加無機含硫化合物，以細菌菌體作為模板劑和還原劑，生物合成納米材料。

本發明的技術方案如下：

金屬還原細菌對金屬絡合染料降解及資源化利用的方法，按照下述步驟進行:

（1）Shewanella菌的擴增培養：

將Shewanella菌在好氧條件下，用酵母膏蛋白胨液體培養基（酵母提取物5?g/l、蛋白胨10?g/l、NaCl?l0?g/l）中，于30?^oC，?180rpm進行培養；當菌體生長到對數生長期后期時收集菌體；菌體通過6000?rpm條件下，離心5?min；去除上清，收集菌體；

（2）金屬絡合染料廢水的降解及納米材料的合成：

將步驟（1）所得到的菌體加入到金屬絡合染料廢水中，加入乳酸鈉作為碳源，同時添加無機含硫化合物作為電子受體，在無氧條件下，進行培養；通過紫外-可見分光光度儀檢測染料脫色速率，至廢水完全脫色；

（3）納米材料的收集：

將步驟(2)脫色之后的溶液通過自然沉淀或者離心（12000?rpm，5min）等方式，收集菌體；將菌體重懸后，用超聲波進行震蕩，將納米材料從菌體表面釋放出來；經過0.45?μm的水相膜過濾，收集濾液離心即可得到純化的納米顆粒。

其中步驟（1）所述的金屬還原細菌為Shewanella?oneidensis?MR-1，ATCC?number?is?700550?。

其中步驟（2）中所述的無機含硫化合物為單質硫、硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽或連四硫酸鹽；