CN105969704A - 一种短小芽孢杆菌及其在制备磁性微生物吸附剂中的应用 - Google Patents

一种短小芽孢杆菌及其在制备磁性微生物吸附剂中的应用 Download PDF

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Abstract

一种短小芽孢杆菌及其在制备磁性微生物吸附剂中的应用。该菌株已保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC NO.11071，保藏日期为2015年7月10日。本发明的磁性微生物固定化吸附剂可应用于重金属污染工业废水的处理，并且成本低、效果好。

Description

一种短小芽孢杆菌及其在制备磁性微生物吸附剂中的应用
技术领域
本发明涉及一种利用微生物制备的污水处理吸附剂，尤其是涉及一种短小芽孢杆菌及其在制备磁性微生物吸附剂中的应用。
背景技术
工业生产中产生了源源不断的重金属废水，传统的重金属废水处理技术虽然在一定程度下能够将废水中的重金属离子浓度处理至达标，取得较好的处理效果，但是这些方法普遍存在二次污染等诸多问题，如何更好的处理重金属废水并回收其中的金属，同时压缩处理运行费用、避免二次污染成为了重金属处理工作的突出问题。
目前，针对这类复合污染废水，采用活性炭、天然材料以及高分子聚合物等材料吸附处理技术是研究的主要方向之一，其中以开发和研制一些低成本的吸附剂为主。一些生物质废料如：木屑、甘蔗渣和花生壳等，对重金属有很好的吸附能力。生物吸附技术作为处理重金属废水的一种新技术，具有处理效率高尤其是针对低浓度的重金属废水，同时能够选择性的吸附、回收重金属，无二次污染等独特优势。但是在处理后生物吸附材料与废水两相分离存在一些困难。因此本发明采用废弃生物质材料和微生物为原料，制备磁性微生物吸附剂来处理废水的重金属污染。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供了一种短小芽孢杆菌及其在制备磁性微生物吸附剂中的应用，可以有效的解决高效处理重金属废水和快速回收微生物吸附材料。
技术方案：一种短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2，该菌株已保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏号为CGMCC NO.11071，保藏日期为2015年7月10日。短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2菌株在牛肉膏蛋白胨培养基平板上于30℃恒温培养箱中培养2d后，菌落呈圆形，不透明，乳白色，表面有褶皱，边缘部分光滑，在显微镜下观察为杆状。短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2可以在含有重金属和抗生素的培养基中生长繁殖。
上述短小芽孢杆菌在生物质废弃物制备磁性微生物固定化吸附剂中的应用。
磁性微生物固定化吸附剂的制备步骤为：(1)将洗净烘干后的生物质废弃物破碎后过30目筛备用；(2)取步骤(1)所得的材料用浓度为20wt.％的H2SO4溶液浸泡1h，抽滤、水洗至使材料的pH值至中性，干燥后得到生物质材料；(3)称取步骤(2)所得的生物质材料，加入到含有铁离子和亚铁离子的金属盐溶液中，在水浴加热中搅拌并升温至50℃，然后边搅拌边滴加氨水溶液至pH值为9，反应不少于1h，然后过滤、水洗至pH值为中性，干燥后得到磁性材料；(4)将步骤(3)所得的磁性材料和短小芽孢杆菌N2在牛肉膏蛋白胨培养基中搅拌共培养24h，共培养后的材料经水洗、过滤及干燥后得到磁性微生物复合材料。
上述步骤(4)中牛肉膏蛋白胨培养基组成为蛋白胨10g，牛肉膏3g，NaCl 5g，蒸馏水1000mL，pH＝7.2-7.5；搅拌速度120-180r/min，培养温度为25-37℃。
上述生物质废弃物为木屑、甘蔗渣或花生壳。
上述铁离子和亚铁离子的金属盐溶液的配制方法为按Fe2+:Fe3+摩尔比为2:3的比例取相应量的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O配制溶液，使得Fe2+的浓度为0.2mol/L，Fe3+的浓度为0.3mol/L。
磁性微生物固定化吸附剂，由上述方法制得。
上述磁性微生物固定化吸附剂在处理重金属污染工业废水中的应用。
有益效果：本发明可以有效的解决高效处理重金属废水和快速回收微生物吸附材料的难题，同时显著提高微生物吸附剂适用的pH值范围，为处理重金属废水特别是低浓度的重金属废水提供一个廉价、高效及易回收的解决方案。
附图说明
图1是制备的磁化松木屑短小芽孢杆菌N2吸附剂图；
图2是磁化松木屑微生物N2固定化吸附剂的扫描电镜照片(*50k)；
图3是磁性松木屑和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2复合材料在不同pH值中对重金属Cu2+的去除率示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明技术方案作进一步具体的说明，但本发明不局限于以下所列举具体实施方式。
实施例1
一种磁化松木屑固定化微生物吸附剂的制备：
(1)将松木屑粉碎后过30目筛，洗净烘干后备用；
(2)取步骤(1)所得的材料10g用浓度为20wt.％的H2SO4溶液50mL浸泡1h，抽滤、水洗松木屑至pH值中性，干燥后得到酸化后的松木屑；
(3)称取步骤(2)所得的酸化后的松木屑5g，加入含有Fe2+的浓度为0.2mol/L、Fe3+的浓度为0.3mol/L的溶液中。放置于50℃的水浴中均匀搅拌1h，然后用氨水溶液调节溶液pH至9.0，继续搅拌1h，最后在室温下使其冷却。然后过滤、水洗至pH值为中性，干燥后得到磁化松木屑材料；
(4)将步骤(3)所得的磁化松木屑材料5g和500mL接种短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2(CGMCC NO.11071)的牛肉膏蛋白胨培养基中培养24h，培养温度为20-37℃，培养后的材料经水洗、过滤及干燥后得到磁性微生物固定化吸附剂。牛肉膏蛋白胨培养基组成为蛋白胨10g，牛肉膏3g，NaCl 5g，蒸馏水1000mL，pH＝7.2-7.5；
将1-2g上述磁性微生物固定化吸附剂加入1L含有50mg/L Cu2+的溶液，pH值为5，之后在振荡器震荡(120r/min)1h，然后利用磁铁去除吸附剂后，利用原子吸收法测定溶液中重金属的去除率达到85％-90％。
实施例2
一种磁化甘蔗渣固定化微生物吸附剂的制备：
(1)将甘蔗渣粉碎后洗净烘干，过30目筛备用；
(2)取甘蔗渣10g加入用浓度为20wt.％的H2SO4溶液50mL浸泡1h，抽滤、水洗甘蔗渣至pH值中性，干燥后得到酸化后的甘蔗渣；
(3)称取步骤(2)所得的酸化后的甘蔗渣5g，加入含有Fe2+的浓度为0.2mol/L、Fe3+的浓度为0.3mol/L的溶液中。放置于50℃的水浴中均匀搅拌1h，然后用氨水溶液调节溶液pH至9.0，继续搅拌1h，最后在室温下使其冷却。然后过滤、水洗至pH值为中性，干燥后得到磁化甘蔗渣材料；
(4)将步骤(3)所得的磁化甘蔗渣材料5g和500mL接种短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2(CGMCC NO.11071)的牛肉膏蛋白胨培养基中培养24h，培养温度为20-37℃，培养后的材料经水洗、过滤及干燥后得到磁化甘蔗渣微生物复合材料。牛肉膏蛋白胨培养基组成为蛋白胨10g，牛肉膏3g，NaCl 5g，蒸馏水1000mL，pH＝7.2-7.5；
将1-2g上述磁性微生物固定化吸附剂加入1L含有50mg/L Cu2+的溶液，pH值为3-5时，后在振荡器震荡(120r/min)1h，然后利用磁铁去除吸附剂后，利用原子吸收法测定溶液中重金属的去除率达到80％-90％。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2，该菌株已保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC NO.11071，保藏日期为2015年7月10日。
2.权利要求1所述短小芽孢杆菌在生物质废弃物制备磁性微生物固定化吸附剂中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于制备步骤为：(1)将洗净烘干后的生物质废弃物破碎后过30目筛备用；(2)取步骤(1)所得的材料用浓度为20wt.％的H2SO4溶液浸泡1h，抽滤、水洗至使材料的pH值至中性，干燥后得到生物质材料；(3)称取步骤(2)所得的生物质材料，加入到含有铁离子和亚铁离子的金属盐溶液中，在水浴加热中搅拌并升温至50℃，然后边搅拌边滴加氨水溶液至pH值为9，反应不少于1h，然后过滤、水洗至pH值为中性，干燥后得到磁性材料；(4)将步骤(3)所得的磁性材料和短小芽孢杆菌N2在牛肉膏蛋白胨培养基中搅拌共培养24h，共培养后的材料经水洗、过滤及干燥后得到磁性微生物复合材料。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于所述步骤(4)中牛肉膏蛋白胨培养基组成为蛋白胨10g，牛肉膏3g，NaCl 5g，蒸馏水1000mL，pH＝7.2-7.5；搅拌速度120-180r/min，培养温度为25-37℃。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于所述生物质废弃物为木屑、甘蔗渣或花生壳。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于所述铁离子和亚铁离子的金属盐溶液的配制方法为按Fe2+：Fe3+摩尔比为2:3的比例取相应量的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O配制溶液，使得Fe2+的浓度为0.2mol/L，Fe3+的浓度为0.3mol/L。
7.磁性微生物固定化吸附剂，其特征在于由权利要求3～6任一所述方法制得。
8.权利要求7所述磁性微生物固定化吸附剂在处理重金属污染工业废水中的应用。
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