[發(fā)明專利]脫氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010816280.9
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112048500A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳銀廣;蔣萌;董磊
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/10;C12N11/04;C02F3/28;C02F3/34;C12R1/01;C02F101/34;C02F101/20
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 許翠玲

本發(fā)明公開了一種脫氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球及其制備方法和應(yīng)用，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用海藻酸鈣將反硝化微生物P.denitrificans、S.oneidensis MR?1和石墨烯包埋形成P.denitrificans/S.oneidensis MR?1/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球，所制備的微球耐有毒有害環(huán)境沖擊性強，且可以實現(xiàn)菌株和材料的循環(huán)使用，當(dāng)將該微球應(yīng)用于硝酸鹽污染或硝酸鹽復(fù)合污染的厭氧反硝化體系中時，可以大大縮短硝酸鹽達(dá)到90％去除率所需的時間，減少中間產(chǎn)物亞硝酸鹽和一氧化二氮的積累。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脫氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球及其制備方法和應(yīng)用，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在過去的幾十年中，隨著人類活動的加劇和含氮肥料的大規(guī)模使用，不可避免地導(dǎo)致了大量生物可利用氮，如硝酸鹽等進(jìn)入到環(huán)境中。微生物厭氧反硝化作為全球氮循環(huán)過程的一個重要組成部分，其將土壤或水體中的硝酸鹽還原為氮氣的過程為硝酸鹽在環(huán)境中的去除轉(zhuǎn)化提供了有效途徑。然而實際的生物厭氧反硝化過程較慢，而且還會存在一些硝酸鹽還原過程中間產(chǎn)物的積累，如亞硝酸鹽和一氧化二氮。亞硝酸鹽的存在不僅會危害水生生物的生存和人類的健康，它的積累還會影響污水處理系統(tǒng)中的功能微生物的正常運行。一氧化二氮則是潛在的溫室氣體，其所具有的溫室效應(yīng)潛能值是二氧化碳的300倍，同時一氧化二氮還是非常重要的臭氧消耗源，以目前的一氧化二氮排放量增長趨勢(7％左右)進(jìn)行估算，其會成為21世紀(jì)最大的臭氧消耗物質(zhì)。此外，硝酸鹽污染通常伴隨有石油類、揮發(fā)酚類以及重金屬的污染，根據(jù)文獻(xiàn)報道，以酚類物質(zhì)為代表的有機污染物和以鈾為代表的重金屬，都會對微生物反硝化作用產(chǎn)生不同程度的抑制作用，且會造成大量中間產(chǎn)物亞硝酸鹽和一氧化二氮的積累。因此，如何顯著促進(jìn)微生物在硝酸鹽污染水體尤其是硝酸鹽復(fù)合污染水體中的厭氧反硝化效率，減少中間產(chǎn)物的積累是目前亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種脫氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明采用海藻酸鈣將反硝化微生物P.denitrificans、S.oneidensis MR-1和石墨烯包埋形成 P.denitrificans/S.oneidensis MR-1/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球，所制備的微球耐有毒有害環(huán)境沖擊性強，且可以實現(xiàn)菌株和材料的循環(huán)使用，當(dāng)將其應(yīng)用于硝酸鹽污染或硝酸鹽復(fù)合污染的厭氧反硝化體系中時，可以大大縮短硝酸鹽達(dá)到90％去除率所需的時間，減少中間產(chǎn)物亞硝酸鹽和一氧化二氮的積累。

為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種脫氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球的制備方法，步驟為：

將OD₆₀₀均為3的脫氮副球菌P.denitrificans菌液和希瓦氏菌S.oneidensis MR-1菌液加入到石墨烯分散液中，混合均勻得混合液，得到的混合液中 P.denitrificans的OD₆₀₀為3，P.denitrificans和S.oneidensis MR-1的OD₆₀₀的比值為5:1～1:5，石墨烯濃度為0.1～1mg/mL；然后將混合液與等體積的海藻酸鈉溶液混合均勻后滴加至適量CaCl₂溶液中，其中，海藻酸鈉溶液的濃度為 20～40g/L，CaCl₂溶液的質(zhì)量濃度為0.5～4％，室溫條件下攪拌反應(yīng)2h后，即得目標(biāo)微球。

優(yōu)選地，所述的混合液中P.denitrificans的OD₆₀₀為3，P.denitrificans 和S.oneidensis MR-1的OD₆₀₀的比值為1:2，石墨烯濃度為0.5mg/mL，海藻酸鈉溶液的濃度為30g/L，CaCl₂溶液的質(zhì)量濃度為2％。

采用上述制備方法制備的脫氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸鈣反硝化凝膠微球。