一种厌氧微生物Geobactersulfurreducens的应用

sulfurreducens。
18.第二方面，本技术提供一种重金属生物吸附剂，其包括厌氧微生物geobacter sulfurreducens。
19.本技术的有益效果如下：本技术厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的效果好，可适用于多元、高浓度的重金属离子去除，移除率高，不易二次污染，成本低。
附图说明
20.图1为g.sulfurreduces细菌对单一重金属的移除速率分析；
21.图2为g.sulfurreduces细菌对三元重金属的移除速率分析；
22.图3为不同ph下富集的g.sulfurreduces细菌吸附三元重金属的影响图；
23.图4为不同温度下g.sulfurreduces细菌吸附重金属的影响图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.术语解释
26.单元/一重金属体系：仅包括一种重金属离子的体系；
27.多元重金属体系：包括一种以上重金属离子的体系。
28.原料配制：
29.g.sulfurreducens培养基nbaf成分(ph＝7)
30.[0031][0032]
以上溶液均用超纯水定容至1l
[0033]
酵母提取溶液(50x)(l-1)：酵母提取物0.5g；100mm半胱氨酸(100x)(l-1)：半胱氨酸17.6g；1m乙酸钠(100x)(l-1)：三水合乙酸钠136.08g；nba mops溶液分别用n2鼓气保持厌氧环境。
[0034]
nbaf培养基用n2:co2(80:20)鼓气保持厌氧环境并灭菌保存。
[0035]
100mm半胱氨酸溶液：半胱氨酸17.6g，纯净水1l。
[0036]
1m乙酸钠溶液：三水合乙酸钠136.08g，纯净水1l。
[0037]
实施例1
[0038]
一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用，其应用步骤如下：
[0039]
s1.微生物活化：金属硫还原杆菌(geobacter sulfurreducens pca)购于德国微生物菌种保藏中心(dsmz)。首先将保存在负八十度冰箱里面的g.sulfurreducens活化，接种g.sulfurreducens到10ml nbaf富营养培养基中，加入0.2ml酵母提取物溶液和0.1ml半
胱氨酸溶液，放置30℃转速为200rmp的恒温摇床中培养(10mm醋酸作为电子供体，40mm富马酸盐作为电子受体)；微生物扩大培养：待微生物活化之后，将其传至10ml nbaf(含有10mm乙酸钠的nbaf培养基)溶液中，待其生长好后以10％的接种量传递于100ml nbaf溶液中继续生长；微生物富集：将已经长好的400ml细菌细胞在厌氧手套箱中用100ml、ph值为6的nba mops溶液冲洗收集(细菌细胞培养液：nba mops溶液＝4:1)，且使得细菌细胞在30℃、ph为6的条件下预培养2小时，得到菌液；
[0040]
s2.向100ml菌液中加入1ml金属原溶液，在不同的时间间隔内(0s、5s、10s、20s、30s、60s)，收集样品并在8000g下离心5分钟，收集上清液，放入4℃冰箱保存；其中，重金属为50mg/l浓度的pb
2+
溶液。
[0041]
实施例2-3
[0042]
一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用，其他内容与实施例1相同，所不同的是，重金属依次为50mg/l浓度的zn
2+
溶液、mn
2+
溶液。
[0043]
实施例4
[0044]
一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用，其他内容与实施例1相同，所不同的是，重金属为50mg/l浓度的pb
2+
、50mg/l浓度的zn
2+
和50mg/l浓度的mn
2+
的混合溶液。
[0045]
实施例5-8
[0046]
一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用，其他内容与实施例4相同，所不同的是，步骤s1中，细菌细胞的预培养ph值依次为5、5.5、6.5、7。
[0047]
实施例9-12
[0048]
一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用，其他内容与实施例1相同，所不同的是，步骤s1中，细菌细胞的预培养的温度依次为15℃、25℃、35℃、45℃。
[0049]
实施例13-16
[0050]
一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用，其他内容与实施例4相同，所不同的是，步骤s1中，细菌细胞的预培养的温度依次为15℃、25℃、35℃、45℃。
[0051]
对比例1-3
[0052]
一种活性炭去除重金属的方法，向100ml的1g/l的活性炭中加入1ml金属原溶液，在不同的时间间隔内(0s、5s、10s、20s、30s、60s)，收集样品并在8000g下离心5分钟，收集上清液，放入4℃冰箱保存；其中，重金属依次为50mg/l浓度的pb
2+
溶液、50mg/l浓度的zn
2+
溶液、50mg/l浓度的mn
2+
溶液。
[0053]
对比例4
[0054]
一种活性炭去除重金属的方法，向100ml的1g/l的活性炭中加入1ml金属原溶液，在不同的时间间隔内(0s、5s、10s、20s、30s、60s)，收集样品并在8000g下离心5分钟，收集上清液，放入4℃冰箱保存；其中，重金属依次为50mg/l浓度的pb
2+
溶液、50mg/l浓度的zn
2+
溶液、50mg/l浓度的mn
2+
溶液的混合物。
[0055]
测试与评价
[0056]
对实施例1-16中经处理的污水中的金属离子浓度进行测定，并使用同等质量浓度1g/l的活性炭为对比，使用过硫酸铵紫外分光光度法测定锰离子浓度,使用锌试剂紫外分光光度法测定锌离子浓度,使用二甲酚橙紫外分光光度法测定铅离子浓度。细菌对金属离子的移除百分率(r)的计算方法如下：
[0057][0058]
吸附剂对重金属离子的吸附量(qe)的计算方法如下：
[0059][0060]
其中，r为t时刻吸附剂对金属离子的移除百分率(％)，c0为初始金属离子浓度(mg
·
l-1
)，c
t
为t时刻溶液中的重金属浓度(mg
·
l-1
)，ce为达到平衡时溶液中的重金属浓度(mg
·
l-1
)，v为溶液的体积(ml)，m为添加细菌细胞的质量(g)，所有的实验重复三次，数据取平均值。
[0061]
具体的：
[0062]
过硫酸铵紫外分光光度法测定锰离子浓度：取0.2ml样加入洗净烘干后的小烧杯中，加入0.4ml硫酸混酸溶液(60ml浓硫酸：80ml浓磷酸)、1ml过硫酸铵(150g/l现配现用)、0.2ml硝酸银溶液(100g/l)，盖上锡箔纸水浴加热1min；获得的样加入1ml比色皿中于λ＝530nm处测mn
2+
吸光度，后利用标曲，算出对应吸光度的离子浓度。
[0063]
锌试剂紫外分光光度法测定锌离子浓度：取0.2ml样加入1.5ml一次性ep管中，加入0.6ml硼酸盐缓冲溶液(ph＝8.8-9.0)、0.2ml锌试剂(2％),混匀，获得的样加入1ml比色皿中于λ＝620nm处测zn
2+
吸光度，后利用标曲，算出对应吸光度的离子浓度。
[0064]
二甲酚橙紫外分光光度法测定铅离子浓度：取20μl样加入1.5ml一次性ep管中，加入150μl邻菲罗啉(0.25％)、200μl缓冲溶液(ph＝6)、40μl二甲酚橙(0.1％)，最后用590μl超纯水稀释混匀，获得的样加入1ml比色皿中于λ＝535nm处测pb
2+
吸光度，后利用标曲，算出对应吸光度的离子浓度。
[0065]
其中，单一重金属的移除率结果见图1所示；三元重金属的移除率结果见图2所示；不同ph值下g.sulfurreduces细菌吸附三元重金属的结果如图3所示；不同温度下g.sulfurreduces细菌吸附三元重金属的结果如图4所示。图中“细菌”即厌氧微生物geobacter sulfurreducens。
[0066]
由结果可知，厌氧微生物geobacter sulfurreducens作为生物吸附剂对重金属pb、zn和mn的生物移除，其移除率明显高于相同质量浓度1g/l的商用活性炭，且活细胞在ph＝6、30℃时移除效率最好，对单一重金属离子pb
2+
、zn
2+
和mn
2+
的移除，其移除率可高达90％、50％、40％，明显高于相同质量浓度的商用活性炭的移除率85％、20-40％、10％；厌氧微生物geobacter sulfurreducens对三元重金属离子pb
2+
、zn
2+
和mn
2+
的移除，其移除率可高达80-90％、40％、20％，也高于相同质量浓度1g/l的商用活性炭的移除率60-70％、20-30％、10％。
[0067]
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种厌氧微生物geobacter sulfurreducens在去除污水和/或土壤中重金属的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述重金属包括pb
2+
、zn
2+
和mn
2+
中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述厌氧微生物geobacter sulfurreducens适用于单元或多元重金属体系。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述重金属的摩尔浓度为50-150mg/l。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：s1.对厌氧微生物geobacter sulfurreducens菌种依次进行活化、扩培、富集，得到菌液；s2.在所述菌液中加入含有重金属的土壤/污水溶液，于惰性气氛下，处理1-2min。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述富集的ph范围为5-7。7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述富集的温度范围为15-45℃。8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述活化的步骤如下：将冻存的geobacter sulfurreducens菌种解冻，接种到nbaf培养基中，再加入酵母提取物溶液及半胱氨酸溶液，恒温摇床中培养，得活化厌氧微生物geobacter sulfurreducens。9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述扩培的步骤如下：将所述活化厌氧微生物geobacter sulfurreducens按照10-12％的接种量传递于nbaf培养基中继续生长，即得扩培厌氧微生物geobacter sulfurreducens。10.一种重金属生物吸附剂，其特征在于，其包括厌氧微生物geobacter sulfurreducens。

技术总结
本发明公开一种厌氧微生物Geobacter sulfurreducens的应用，G.sulfurreducens对单一体系里重金属离子Pb


技术研发人员：张甜 宋欣忆 皮埃尔 施晓晨 雪苗
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/14