[發明專利]一種弗氏檸檬酸桿菌去除水中鎘并生成納米材料的方法

有效

• 申請號: 201711104973.X
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN109777839B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王珅;郭思瑤;韓松;劉力寧;于杰
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12N1/20;C02F3/34;C02F101/20;C12R1/01
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

本發明涉及利用微生物培養、水體凈化、納米材料合成技術領域，具體涉及到一種通過培養弗氏檸檬酸桿菌，使其原位去除水體中的重金屬鎘并且產生納米材料沉淀，尤其關于一種通過弗氏檸檬酸桿菌分解培養液周圍的營養物質，從而生成大量的酸根離子，部分酸根離子如碳酸跟、磷酸根等與重金屬鎘進行反應，形成鎘納米級的沉淀，從而達到去除水體中重金屬鎘的同時還合成相應的隔納米金屬材料。

技術領域

本發明涉及利用微生物培養、水體凈化、納米材料合成技術領域，具體涉及到一種通過培養弗氏檸檬酸桿菌，使其原位去除水體中的重金屬鎘并且產生納米材料沉淀，尤其關于一種通過弗氏檸檬酸桿菌分解培養液周圍的營養物質，從而生成大量的酸根離子，部分酸根離子如碳酸跟、磷酸根等與重金屬鎘進行反應，形成鎘納米級的沉淀，從而達到去除水體中重金屬鎘的同時還合成相應的鎘納米金屬材料。

背景技術

現在我國水體中的重金屬污染尤為嚴重，水體中重金屬的污染以鎘污染為首，多數是由于金屬資源的開采、化工廠生產廢水的排放、農田化肥的過量使用、以及汽車的尾氣。因為重金屬在液相中多數以離子形式存在，這種形式可以被植物、動物、人類吸收至體內，并且在體內不斷累積，最后危害人體健康。以往的活性污泥的方法去除重金屬多數是通過菌膠團具有極強的吸附性以及微生物產生的蛋白質與重金屬絡合，從而將重金屬去除。這種方式存在對重金屬去除不徹底的問題，主要是由于菌膠團會由于細菌周圍營養物質的減少而消失，消失后菌膠團吸附住的重金屬重新釋放入水中；重金屬與蛋白質絡合行程的螯合物會被微生物所分解，分解后絡合物不存在，重金屬又重新釋放入水中。本發明旨在提供一種對重金屬新的降解途徑，將重金屬轉化為穩定的沉淀物質或者礦物質，這樣隨著微生物的死亡，去除的重金屬并不會重新進入水中，而是以穩定的沉淀的形式存在，這種沉淀可以收集起來作為納米材料再次利用，并且這種去除方式還可以推廣到土壤中，解決土壤中重金屬難去除的問題。

發明內容

本發明的目的在于為金屬的降解提供新的思路和方法，并且將其可以應用與含重金屬水處理中或者重金屬污染土壤修復。

為實現上述目的，本發明采取以方案：

(1)初始菌種來源于在國家菌庫購買的弗氏檸檬酸桿菌標準菌株(ATCC43864)。

(2)稱取10g的蛋白胨、5g牛肉膏、5g氯化鈉、40mg氯化鎘，將其溶解于1000ml的去離子水中，加入氫氧化鈉調節溶液的pH至中性后，配制出含有氯化鎘40mg/L的蛋白胨、牛肉膏培養基(后文簡稱有金屬無磷酸酯的培養基)，將其放入高壓蒸汽滅菌鍋中在121℃下滅菌30min后，拿出放置于無菌操作臺中，降到室溫后與檸檬酸桿菌接種。

(3)稱取10g的蛋白胨、5g牛肉膏、5g氯化鈉、40mg氯化鎘、116mg五水磷酸甘油酯二鈉(與鎘的摩爾比為1：2)，將其溶解于1000ml的去離子水中，加入氫氧化鈉調節溶液的pH至中性后，配制出含有氯化鎘40mg/L、磷酸甘油酯二鈉116mg/L的蛋白胨、牛肉膏培養基(后文簡稱有金屬有磷酸酯的培養基)，將其放入高壓蒸汽滅菌鍋中在121℃下滅菌30min后，拿出放置于無菌操作臺中，降到室溫后與檸檬酸桿菌接種。

(4)將有金屬有磷酸酯、有金屬無磷酸酯的培養基在無菌操作臺中倒150ml于250ml的錐形瓶中，從標準弗氏檸檬酸桿菌菌株中挑出若干，接種于倒出的有金屬有磷酸酯、有金屬無磷酸酯的培養基中。

(5)將接種后的有金屬有磷酸酯、有金屬無磷酸酯的培養基放置于溫度為35℃的搖床中，培養6天后，將沉淀抽出，將菌液取出。

(6)取出后即得到馴化后的弗氏檸檬酸桿菌和弗氏檸檬酸桿菌在無五水磷酸甘油酯二鈉條件下合成的碳酸鎘、有五水磷酸甘油酯二鈉條件下合成的鎘磷酸石，該種馴化可以重復多次，次數越多弗氏檸檬酸桿菌對鎘的適應性越強。

附圖說明

圖1弗氏檸檬酸桿菌電子顯微鏡(放大1000倍)截圖

圖2 35℃,有金屬有磷酸酯、有金屬無磷酸酯的培養基對鎘的去除效果圖