包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑及其制備方法。該制備方法先制備施氏假單胞菌菌體，得菌體A，然后制備納米鐵溶液B，再制備包埋劑瓊脂、PVA、SiO2溶液C，制備交聯(lián)劑硫酸鋁飽和硼酸溶液D，在50‐70℃恒溫水浴條件下，按體積比分別取15～18％溶液B，6～15％的菌體A加入到57～66％溶液C中，攪拌混合均勻，在氮氣保護的環(huán)境下滴加至室溫的1‐22％溶液D中，交聯(lián)處理，清洗，保存，得到納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑。本發(fā)明利用納米鐵和微生物間的協(xié)同作用提高三氯生的降解效率；所制得的菌劑強度高、微生物毒性小、原材料來源價格低廉，可廣泛用于受三氯生污染的水體處理。
【專利說明】
包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及三氯生廢水處理領(lǐng)域，具體是一種用于降解三氯生的包埋型納米鐵/ 單一微生物復(fù)合菌劑及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]三氯生具有良好的殺菌消毒作用，且具備良好的安全性，甚至有促進人體皮膚新陳代謝、光亮潤澤的功效。從20世紀70年代應(yīng)用于香皂生產(chǎn)以來，三氯生的應(yīng)用范圍逐步擴大，現(xiàn)已被廣泛用于個人護理品及藥品的生產(chǎn)過程中，如洗滌劑、除臭劑、化妝品、消毒器械，以及紡織品的出廠前消毒殺菌處理等。三氯生屬于極性疏水性有機物，易沉積于土壤、 底泥等固相物質(zhì)。疏水物質(zhì)的親脂性使其易于在生物體內(nèi)積累，也增加三氯生環(huán)境殘留的可能性，并通過哺乳動物的食物鏈積累威脅人類健康。這類污染物的易吸附沉積性、持久性、生物富集性，給周圍的生態(tài)環(huán)境帶來長期的、不可預(yù)測的環(huán)境風險。對此類污染的控制與治理已引起人們的廣泛關(guān)注。
[0003]生物處理是當前常用的廢水處理方法，這種方法通過微生物的新陳代謝作用，將廢水中的污染物質(zhì)分解、吸收，從而達到治理污染的目的。生物處理法與其他方法相比，其成本低，效率高，而且容易操作，最重要的是沒有二次污染，因此，在廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，廢水的成分日益復(fù)雜，尤其當廢水中含有有毒、難降解的有機污染物時，由于對該類有機物具有專項降解能力的微生物在環(huán)境中的種類、數(shù)量較少，同時它在種間競爭中處于劣勢，因此，傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)面臨極大挑戰(zhàn)。
[0004]如果在傳統(tǒng)的生物處理體系中投加具有特定功能的微生物或某些基質(zhì)，增強它對特定污染物的降解能力，從而改善整個污水處理體系的處理效果，我們稱這種技術(shù)為生物強化技術(shù)。近年來，納米材料由于其巨大的比表面積和高活性，使反應(yīng)速率得到提高，應(yīng)用于被污染的土壤和地下水修復(fù)以及污水處理，而其中對納米零價鐵(nano-scale zero-valent，nZVI)研究相對較多。nZVI是一種有效的脫鹵還原劑，早在20世紀80年代就引起了人們的關(guān)注。納米零價鐵可催化還原多種有機鹵化物，如:鹵代烷烴、鹵代烯烴、鹵代芳香烴等難降解有機物污染物，將其轉(zhuǎn)化為無毒無害的化合物，同時提高其可生化性，能為進一步生物降解創(chuàng)造有利條件。雖然納米零價鐵具有很多優(yōu)勢，但是在其應(yīng)用的過程中還遇到一些問題，比如納米零價鐵的穩(wěn)定性較差。納米零價鐵很容易被氧化而形成鐵的氧化物或者氫氧化物在納米鐵表面沉積，從而使得納米零價鐵產(chǎn)生鈍化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三氯生的降解效率高，菌劑強度高、微生物毒性小、原材料來源價格低廉的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑及其制備方法。
[0006]本發(fā)明利用化學手段，將納米鐵和微生物進行包埋制成復(fù)合菌劑，可以使其在三氯生污染物的處理上形成協(xié)同效應(yīng)，不僅可以利用納米鐵顆粒高的比表面積和表面活性，還可以保證微生物的穩(wěn)定性和活性，制成的包埋型菌劑適合原位修復(fù)且無二次污染。
[0007]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，包括如下步驟:
[0009](1)菌體的制備:[〇〇1〇]挑取施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzeri ? )2環(huán)，轉(zhuǎn)移到營養(yǎng)液中，細菌在35-37°C的條件下培養(yǎng)1 - 3天，以5-18 %的體積比接種至增殖培養(yǎng)基，在35 - 37 °C的條件下培養(yǎng)1 - 3 天，離心處理后，獲得上述菌體的對數(shù)生長期細胞；用磷酸鹽緩沖液洗滌，獲得用于三氯生降解的施氏假單胞菌菌體，記為菌體A;
[0011](2)納米鐵溶液的制備:[0〇12]采用液相還原法，在氮氣保護的液相體系中，強還原劑KBH4還原FeS〇4 ? 7H20得到Fe0，用FJ制備濃度為0.1?0.6g/L的納米鐵溶液，記為溶液B;[0013 ](3)包埋劑瓊脂、PVA、S i02溶液的制備:
[0014]將瓊脂和PVA在90-100 °C的溫度下加熱完全溶解于清水，得到瓊脂質(zhì)量百分含量為5?9%，PVA質(zhì)量百分數(shù)為7.5?15%的溶液，再加入Si02，控制Si02在混合物中質(zhì)量濃度為1?3mg/L，待混合交替冷卻至50-60°C，記為溶液C;[〇〇15](4)交聯(lián)劑硫酸鋁飽和硼酸溶液的制備:
[0016]將硫酸鋁粉末溶于飽和硼酸溶液中，得到摩爾濃度為0.1?lmol/L的硫酸鋁的飽和硼酸溶液，記為溶液D;
[0017](5)納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑制備:
[0018]在50-70°C恒溫水浴條件下，按體積比分別取15?18%溶液B，6?15%的菌體A加入到57?66%溶液C中，攪拌混合均勻，在氮氣保護的環(huán)境下滴加至室溫的1 -22%溶液D中， 交聯(lián)處理，清洗，保存，得到納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑。[〇〇19]為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，施氏假單胞菌的營養(yǎng)液為牛肉膏6.0g/L， NaCl5 ? Og/L，蛋白胨 10 ? Og/L，大豆粉2 ? Og/L，pH 6 ? 5，其余為水。
[0020]優(yōu)選地，施氏假單胞菌的增殖培養(yǎng)基為酪蛋白20.0g/L，磷酸氫鉀3.0g/L，葡萄糖 3.0g/L，大豆粉4.0g/L，氯化鈉5.0g/L，其余為水。
[0021]優(yōu)選地，按體積百分比計，所述磷酸鹽緩沖液的成分為氯化鈉9.0g/L，氯化鉀 0.3g/L，磷酸氫二鉀1.2g/L和磷酸二氫鉀0.3g/L，其余為水。[〇〇22]優(yōu)選地，所述包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的保存方法是指在無菌生理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下保存;所述施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzer1.)2環(huán)轉(zhuǎn)移到30-40mL營養(yǎng)液中。
[0023]優(yōu)選地，步驟1)所述離心處理為以4000 - 5000rpm的速度離心15 - 30min。
[0024]優(yōu)選地，步驟1)所述磷酸鹽緩沖液洗滌的次數(shù)為1 - 2次；[〇〇25]優(yōu)選地，步驟5)所述清洗為用0.8 -1.2 %的NaCl溶液洗滌。[〇〇26]優(yōu)選地，步驟5)所述交聯(lián)處理為在4_6°C條件下交聯(lián)10?36h。[〇〇27]一種用于降解三氯生的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑，由上述制備方法制得。
[0028]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:[〇〇29]1)本發(fā)明包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑，利用納米鐵對三氯生的強還原性、對微生物的吸附性，以及納米鐵可與微生物的線粒體的細胞色素C作用，改變細胞色素C的氧化還原電位和加強電子傳遞能力，復(fù)合菌劑能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)共同促進三氯生的降解。 經(jīng)過本發(fā)明制備的復(fù)合菌劑與相同實驗條件下單一的微生物實驗和單一的納米鐵實驗對比，可以驗證復(fù)合菌劑能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)共同促進三氯生的降解。
[0030]2)本發(fā)明所選用的包埋劑瓊脂原材料來源廣，廉價無毒，具有良好的生物相容性， 所制得的菌劑強度高，微生物毒性低，可重復(fù)利用4-5次，解決微生物的不穩(wěn)定問題，納米鐵與微生物形成協(xié)同效應(yīng)加強三氯生降解效率，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
[0031]3)本方法使用簡單方便，可將制成菌劑活化后直接投放在污染水體中，實現(xiàn)污染水體的原位修復(fù)，有效避免微生物的流失，不存在二次污染?！揪唧w實施方式】
[0032]為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
[0033]實施例1[〇〇34](1)三氯生降解菌液的制備
[0035] 挑取施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzeri ?)2環(huán)，將其分別轉(zhuǎn)移到30mL營養(yǎng)液中，細菌在35°C的條件下培養(yǎng)2天，以10%的體積比例接種至施氏假單胞菌的增殖培養(yǎng)基的容器中，然后在35°C的條件下培養(yǎng)2天，以5000rpm的速度離心15min后，獲得上述菌體的對數(shù)生長期細胞；[〇〇36]將上述菌體的對數(shù)生長期細胞取出，用磷酸鹽緩沖液(其主要成分氯化鈉9.0g/L， 氯化鉀0.3g/L，磷酸氫二鉀1.2g/L和磷酸二氫鉀0.3g/L，其余為水)洗滌2次后，按并懸浮于生理鹽水中，在4°C冷藏備用，記為菌體A;[〇〇37]施氏假單胞菌的營養(yǎng)液為牛肉膏6.(^/1，他(:15.(^/1，蛋白胨10.(^/1，大豆粉 2.0g/L，pH 6.5,其余為水。[〇〇38]施氏假單胞菌的增殖培養(yǎng)基為酪蛋白20.0g/L，磷酸氫鉀3.0g/L，葡萄糖3.0g/L， 大豆粉4.0g/L，氯化鈉5.0g/L，其余為水。[〇〇39](2)納米鐵溶液的制備[〇〇4〇] 采用液相還原法，在氮氣保護的液相體系中，強還原劑KBH4還原FeS〇4 ? 7H20得到 FeQ，用FJ制備濃度為0.4g/L的納米鐵溶液，記為溶液B。[〇〇411(3)包埋劑瓊脂、PVA、Si02溶液的制備
[0042]將瓊脂、PVA在90°C的溫度下加熱完全溶解于清水，得到瓊脂質(zhì)量百分含量為5%， PVA質(zhì)量百分數(shù)為7.5 %的溶液，再加入Si02，該Si02在混合物中質(zhì)量濃度為lmg/L，待混合交替冷卻至55 °C，記為溶液C;
[0043](4)交聯(lián)劑硫酸鋁飽和硼酸溶液的制備
[0044]將硫酸鋁粉末溶于飽和硼酸溶液中，得到摩爾濃度為0.5mol/L的硫酸鋁的飽和硼酸溶液，記為溶液D。[〇〇45](5)包埋型菌劑的制備[〇〇46] 在60°C恒溫水浴條件下，按體積百分比分別取15 %0.lmg/L的溶液B，6 %的菌體A 加入到57 %的溶液C(含質(zhì)量百分數(shù)5 %瓊脂和7.5 % PVA，lmg/LSi02)中，攪拌混合均勻，在氮氣保護的環(huán)境下滴加至22%溶液D(室溫)中，在4°C條件下交聯(lián)10h，之后用0.9wt%的 NaCl溶液清洗、保存，得到納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑。[〇〇47](6)三氯生污染的降解效果[〇〇48]取制得的納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑3mg投入營養(yǎng)液中進行培養(yǎng)6h，使其活化后直接投入10L濃度為5mg/L的三氯生模擬污染廢水中，曝氣處理5d，曝氣量為2L/h。以質(zhì)量濃度計，營養(yǎng)液為牛肉膏6.0g/L，NaCl5.0g/L，蛋白胨10.0g/L，大豆粉2.0g/L，pH 6.5，其余為水。
[0049]對照組采用相同實驗條件下的單一施氏假單胞菌，但未與納米鐵形成包埋體。 [0〇5〇] 三氯生采用Waters高效液相色譜測定，測定條件為色譜柱:Waters Ci8柱(150 X 4.6臟1.0.，5111]1);35°〇柱溫，以乙腈/水(75:25，￥八)為流動相，總流速1.〇11117/111；[11，進樣量10 yL，檢測波長為230nm。目標物質(zhì)出峰時間約是7.2min，樣品總檢測時間為12min。通過測試水樣中二氯生初始濃度C0和反應(yīng)后濃度Ct，得到二氯生去除率。[0051 ]采用本實施例方法，在含5mg/L三氯生5L廢水中投加2g納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑直接將菌劑投入營養(yǎng)液(見本實施例)培養(yǎng)6h，活化后，直接投放使用。曝氣處理5d后三氯生去除率達83%明顯高于單一菌種的對照組20% (相同實驗條件下的單一施氏假單胞菌， 未與納米鐵形成包埋體)，表明包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑對三氯生具有良好的降解效果。因為納米鐵對三氯生的強還原性、對微生物的吸附性，以及納米鐵可與微生物的線粒體的細胞色素c作用，改變細胞色素c的氧化還原電位和加強電子傳遞能力，因此復(fù)合菌劑能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)共同促進三氯生的降解。[〇〇52]本發(fā)明制備的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑不僅在對三氯生的降解上有優(yōu)勢，而且該包埋劑可以利用納米鐵顆粒高的比表面積和表面活性，還可以保證微生物的穩(wěn)定性和活性，制成的包埋型菌劑適合原位修復(fù)且無二次污染，制成的包埋劑只需簡單活化后即可投入使用，具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的前景。
[0053] 實施例2[〇〇54](1)三氯生降解菌液的制備[0〇55] 挑取施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzer1.)2環(huán)(來源同實施例1)，將其分別轉(zhuǎn)移到30mL營養(yǎng)液中，細菌在35°C的條件下培養(yǎng)2天，以10%的體積比例接種至施氏假單胞菌的增殖培養(yǎng)基的容器中，然后在35°C的條件下培養(yǎng)2天，以5000rpm的速度離心15min后，獲得上述菌體的對數(shù)生長期細胞；
[0056]將上述菌體的對數(shù)生長期細胞取出，用磷酸鹽緩沖液(其主要成分氯化鈉9.0g/L， 氯化鉀0.3g/L，磷酸氫二鉀1.2g/L和磷酸二氫鉀0.3g/L，其余為水)洗滌2次后，按并懸浮于生理鹽水中，在4°C冷藏備用，記為菌體A;[〇〇57]施氏假單胞菌的營養(yǎng)液為牛肉膏6.(^/1，他(:15.(^/1，蛋白胨10.(^/1，大豆粉 2.0g/L，pH 6.5,其余為水。[〇〇58]施氏假單胞菌的增殖培養(yǎng)基為酪蛋白20.0g/L，磷酸氫鉀3.0g/L，葡萄糖3.0g/L， 大豆粉4.0g/L，氯化鈉5.0g/L，其余為水。[〇〇59](2)納米鐵溶液的制備[〇〇6〇] 采用液相還原法，在氮氣保護的液相體系中，強還原劑KBH4還原FeS〇4 ? 7H20得到 FeQ，用FJ制備濃度為0.4g/L的納米鐵溶液，記為溶液B。[0061 ](3)包埋劑瓊脂、PVA、Si02溶液的制備
[0062]將瓊脂、PVA在90°C的溫度下加熱完全溶解于清水，得到瓊脂質(zhì)量百分含量為7%， PVA質(zhì)量百分數(shù)為11.5 %的溶液，再加入Si02，Si02在混合物中質(zhì)量濃度為2mg/L，待混合交替冷卻至55 °C，記為溶液C;[〇〇63](4)交聯(lián)劑硫酸鋁飽和硼酸溶液的制備
[0064]將硫酸鋁粉末溶于飽和硼酸溶液中，得到摩爾濃度為0.5mol/L的硫酸鋁的飽和硼酸溶液。記為溶液D。[〇〇65](5)包埋型菌劑的制備
[0066]在60 °C恒溫水浴條件下，按體積比分別取16 % 0.4mg/L的溶液B，10 %的菌體A加入到61 %的溶液C(含質(zhì)量百分數(shù)7%瓊脂、11.5%PVA、2mg/L Si02)中，攪拌混合均勻。在氮氣保護的環(huán)境下滴加至13 %溶液D(室溫)中，在4°C條件下交聯(lián)23h，之后用0.9wt %的NaCl溶液清洗、保存，得到納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑。[〇〇67](6)三氯生污染的降解效果[〇〇68]取制得的納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑3mg投入營養(yǎng)液基進行培養(yǎng)6h，使其活化后直接投入10L濃度為5mg/L的三氯生模擬污染廢水中，曝氣處理5d，曝氣量為2L/h。以質(zhì)量濃度計，營養(yǎng)液的成分為牛肉膏6 ? Og/L，NaCl5 ? Og/L，蛋白胨10 ? Og/L，大豆粉2 ? Og/L，pH 6 ? 5， 其余為水。[0〇69]三氯生采用Waters高效液相色譜測定，測定條件為色譜柱:Waters Cis柱(150 X4.6臟1.0.，5111]1);35°〇柱溫，以乙腈/水(75:25，￥八)為流動相，總流速1.〇11117/111；[11，進樣量10 yL，檢測波長為230nm。目標物質(zhì)出峰時間約是7.2min，樣品總檢測時間為12min。通過測試水樣中二氯生初始濃度Co和反應(yīng)后濃度Ct，得到二氯生去除率。
[0070]采用本實施例方法，在含5mg/L三氯生5L廢水中投加2g納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑;活化后，直接將菌劑投入營養(yǎng)液(見本實施例)培養(yǎng)6h，直接投放使用。曝氣處理5d后三氯生去除率達83%，明顯高于單一菌種的對照組28% (相同實驗條件下的單一施氏假單胞菌，未與納米鐵形成包埋體)，表明包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑對三氯生具有良好的降解效果。因為納米鐵對三氯生的強還原性、對微生物的吸附性，以及納米鐵可與微生物的線粒體的細胞色素c作用，改變細胞色素c的氧化還原電位和加強電子傳遞能力，因此復(fù)合菌劑能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)共同促進三氯生的降解。[0〇71]三氯生采用Waters高效液相色譜測定，測定條件為色譜柱:Waters Cis柱(150 X4.6臟1.0.，5111]1);35°〇柱溫，以乙腈/水(75:25，￥八)為流動相，總流速1.〇11117/111；[11，進樣量10 此，檢測波長為230nm。目標物質(zhì)出峰時間約是7.2min，樣品總檢測時間為12min。[〇〇72] 實施例3[〇〇73](1)三氯生降解菌液的制備[0〇74]挑取施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzer1.)2環(huán)(來源同實施例1)，將其分別轉(zhuǎn)移到30mL營養(yǎng)液中，細菌在35°C的條件下培養(yǎng)2天，以10%的體積比例接種至增殖培養(yǎng)基的容器中，然后在35°C的條件下培養(yǎng)2天，以5000rpm的速度離心15min后，獲得上述菌體的對數(shù)生長期細胞；[〇〇75]將上述菌體的對數(shù)生長期細胞取出，用磷酸鹽緩沖液(其主要成分氯化鈉9.0g/L， 氯化鉀0.3g/L，磷酸氫二鉀1.2g/L和磷酸二氫鉀0.3g/L，其余為水)洗滌2次后，按并懸浮于生理鹽水中，在4°C冷藏備用。記為菌體A;[〇〇76]施氏假單胞菌的營養(yǎng)液為牛肉膏6.(^/1，他(:15.(^/1，蛋白胨10.(^/1，大豆粉 2.0g/L，pH 6.5,其余為水。[〇〇77]施氏假單胞菌的增殖培養(yǎng)基為酪蛋白20.0g/L，磷酸氫鉀3.0g/L，葡萄糖3.0g/L， 大豆粉4.0g/L，氯化鈉5.0g/L，其余為水。[〇〇78](2)納米鐵溶液的制備[〇〇79]采用液相還原法，在氮氣保護的液相體系中，強還原劑KBH4還原FeS〇4 ? 7H20得到FeQ，用FJ制備濃度為0.4g/L的納米鐵溶液。記為溶液B。
[0080](3)包埋劑瓊脂、PVA、S i 02溶液的制備
[0081]將瓊脂、PVA在90°C的溫度下加熱完全溶解于清水，得到瓊脂質(zhì)量百分含量為9%， PVA質(zhì)量百分數(shù)為15 %的溶液，再加入Si02，Si02在混合物中質(zhì)量濃度為3mg/L，待混合交替冷卻至55 °C，記為溶液C;[〇〇82](4)交聯(lián)劑硫酸鋁飽和硼酸溶液的制備[〇〇83]將硫酸鋁粉末溶于飽和硼酸溶液中，得到摩爾濃度為0.5mol/L的硫酸鋁的飽和硼酸溶液。記為溶液D。[〇〇84](5)包埋型菌劑的制備[〇〇85]在60°C恒溫水浴條件下，按體積百分比分別取15 %0.6mg/L的溶液B，6 %的菌體A加入到66%的溶液C(含質(zhì)量百分數(shù)9%瓊脂、15%PVA、3mg/L Si02)中，攪拌混合均勻。在氮氣保護的環(huán)境下滴加至1 %溶液D(室溫)中，在4°C條件下交聯(lián)36h，之后用0.9wt %的NaCl溶液清洗、保存，得到納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑。[〇〇86](6)三氯生污染的降解效果[〇〇87]取制得的納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑3mg投入營養(yǎng)液進行培養(yǎng)6h，使其活化后直接投入10L濃度為5mg/L的三氯生模擬污染廢水中，曝氣處理5d，曝氣量為2L/h。以質(zhì)量濃度計，營養(yǎng)液的成分為牛肉膏6 ? 0g/L，NaCl5 ? 0g/L，蛋白胨10 ? 0g/L，大豆粉2 ? 0g/L，pH 6 ? 5，其余為水。[0〇88]三氯生采用Waters高效液相色譜測定，測定條件為色譜柱:Waters Ci8柱(150 X4.6臟1.0.，5111]1);35°〇柱溫，以乙腈/水(75:25，￥八)為流動相，總流速1.〇11117/111；[11，進樣量10 yL，檢測波長為230nm。目標物質(zhì)出峰時間約是7.2min，樣品總檢測時間為12min。通過測試水樣中二氯生初始濃度Co和反應(yīng)后濃度Ct，得到二氯生去除率[〇〇89]采用本實施例方法，在含5mg/L三氯生5L廢水中投加2g納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑;活化后，直接將菌劑投入營養(yǎng)液(見本實施例)培養(yǎng)6h，直接投放使用。曝氣處理5d后三氯生去除率達83%，明顯高于單一菌種(相同實驗條件下的單一施氏假單胞菌，但未與納米鐵形成包埋體)的對照組21%，表明包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑對三氯生具有良好的降解效果。因為納米鐵對三氯生的強還原性、對微生物的吸附性，以及納米鐵可與微生物的線粒體的細胞色素c作用，改變細胞色素c的氧化還原電位和加強電子傳遞能力。因此復(fù)合菌劑能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)共同促進三氯生的降解。[0〇9〇]三氯生采用Waters高效液相色譜測定，測定條件為色譜柱:Waters Ci8柱(150 X4.6臟1.0.，5111]1);35°〇柱溫，以乙腈/水(75:25，￥八)為流動相，總流速1.〇11117/111；[11，進樣量10 此，檢測波長為230nm。目標物質(zhì)出峰時間約是7.2min，樣品總檢測時間為12min。
[0091]本發(fā)明克服了單一菌種降解三氯生過程中容易受到中間代謝產(chǎn)物抑制的問題，同時將納米鐵和微生物進行包埋制成菌劑，不僅可以利用納米鐵顆粒高的比表面積和表面活性，還可以保證微生物的穩(wěn)定性和活性，使其在三氯生污染物的處理上形成協(xié)同效應(yīng)，去除率明顯增高。制成的包埋型菌劑適合原位休息且無二次污染。[〇〇92]根據(jù)相關(guān)細菌降解三氯生的報道:真菌漆酶(laccases)/氧化還原介體體系降解三氯生的降解率為90%[Murugesan K，Chang Y Y，Kim Y M，et al.Enhanced transformat1n of triclosanbylaccase in the presence of redox mediators[J].Water Research，2010，44( 1): 298-308 ?]，白腐真菌對三氯生的降解率亦為90% [Inoue Y, Hata T , Kawai S，et al.Eliminat1n and detoxificat1n of triclosan by manganeseperoxidase from white rot fungus[J].Journal of Hazardous Materials， 2010,180(1-3): 764-767.]。這些細菌對三氯生的降解效率都明顯低于本發(fā)明的菌劑，本發(fā)明制備的包埋型納米鐵單一微生物菌劑不僅在對三氯生的降解上有優(yōu)勢，而且該包埋劑可以利用納米鐵顆粒高的比表面積和表面活性，還可以保證微生物的穩(wěn)定性和活性，制成的包埋型菌劑適合原位修復(fù)且無二次污染；制成的包埋劑只需簡單活化后即可投入使用，具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的前景。
[0093]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟:(1)菌體的制備:挑取施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzer1.)2環(huán)，轉(zhuǎn)移到營養(yǎng)液中，細菌在35_37°C的 條件下培養(yǎng)1-3天，以5-18%的體積比接種至增殖培養(yǎng)基，在35-37°C的條件下培養(yǎng)1-3天， 離心處理后，獲得上述菌體的對數(shù)生長期細胞;用磷酸鹽緩沖液洗滌，獲得用于三氯生降解 的施氏假單胞菌菌體，記為菌體A;(2)納米鐵溶液的制備:采用液相還原法，在氮氣保護的液相體系中，強還原劑KBH4還原FeS〇4 ? 7H20得到FeQ，用 Fe^制備濃度為0.1?0.6g/L的納米鐵溶液，記為溶液B;(3)包埋劑瓊脂、PVA、Si02溶液的制備:將瓊脂和PVA在90-100°C的溫度下加熱完全溶解于清水，得到瓊脂質(zhì)量百分含量為5? 9%，PVA質(zhì)量百分數(shù)為7.5?15%的溶液，再加入Si02，控制Si02在混合物中質(zhì)量濃度為1? 3mg/L，待混合交替冷卻至50-60°C，記為溶液C;(4)交聯(lián)劑硫酸鋁飽和硼酸溶液的制備:將硫酸鋁粉末溶于飽和硼酸溶液中，得到摩爾濃度為0.1?lmol/L的硫酸鋁的飽和硼 酸溶液，記為溶液D;(5)納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑制備:在50 - 70 °C恒溫水浴條件下，按體積比分別取15?18 %溶液B，6?15 %的菌體A加入到 57?66 %溶液C中，攪拌混合均勻，在氮氣保護的環(huán)境下滴加至室溫的1 - 22%溶液D中，交聯(lián) 處理，清洗，保存，得到納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，施氏假單胞 菌的營養(yǎng)液為牛肉膏6.(^/1，似(:15.(^/1，蛋白胨10.(^/1，大豆粉2.(^/1，？116.5，其余為 水。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，施氏假單胞 菌的增殖培養(yǎng)基為酪蛋白20.0g/L，磷酸氫鉀3.0g/L，葡萄糖3.0g/L，大豆粉4.0g/L，氯化鈉 5.0g/L，其余為水。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，其特征在 于，按體積百分比計，所述磷酸鹽緩沖液的成分為氯化鈉9.0g/L，氯化鉀0.3g/L，磷酸氫二 鉀1.2g/L和磷酸二氫鉀0.3g/L，其余為水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，所述包埋型 納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的保存方法是指在無菌生理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下 保存;所述施氏假單胞菌(Pseudomonas stutzeri ? )2環(huán)轉(zhuǎn)移到30_40mL營養(yǎng)液中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，步驟1)所述 離心處理為以4000-5000rpm的速度離心15_30min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，步驟1)所述 磷酸鹽緩沖液洗滌的次數(shù)為1 _ 2次。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，步驟5)所述 清洗為用〇.8-1.2%的NaCl溶液洗滌。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑的制備方法，步驟5)所述交聯(lián)處理為在4-6°C條件下交聯(lián)10?36h。10.—種用于降解三氯生的包埋型納米鐵/單一微生物復(fù)合菌劑，其特征在于其由權(quán)利 要求1-9任一項所述制備方法制得。
【文檔編號】C12N11/14GK105969760SQ201610508532
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】陳元彩, 黎良浩
【申請人】華南理工大學