專利名稱：耐輻射細菌在重金屬離子生物處置中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及重金屬生物吸附技術領域，具體的，本發明涉及一種耐輻射細菌在重金屬離子吸附中應用的技術領域。
背景技術：
重金屬是指比重大于4或5g/cm3的金屬，約有45種，如銅、鋅、鉛、鈷、錳、鎘、汞等。 由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業制造活動日益增多，造成多種重金屬如鉛、汞、 鎘、銅、鈷等進入大氣、水、土壤中，隨著重金屬離子在環境或生態系統中存留、積累和遷移， 造成嚴重的環境污染和生態危害。傳統處理含重金屬廢水的物理化學方法包括化學沉淀法、離子交換法、電解法、凝聚法和氧化還原法等，這些方法耗資大而且可能造成二次污染。近年來，生物吸附法以其高效、廉價的優點逐漸引起了環境工作者的重視。與傳統的處理方法相比，生物吸附法是通過生物體，主要包括細菌、真菌、藻類和農林廢棄物及其衍生物對水中重金屬離子的吸附作用，達到去除和回收重金屬的目的，與傳統的吸附劑相比，它們具有適應性廣，能在不同PH、 溫度及加工過程下操作；金屬離子濃度影響小，在低濃度(< 10mg/L)和高濃度(> IOOmg/ L)下都有良好的金屬吸附能力；再生能力強、步驟簡單，再生后吸附能力無明顯降低等優點。目前國內外已對多種重金屬的生物吸附進行了研究，均收到良好的效果。在重多重金屬中，金屬鈷(Co)作為一種重要的戰略金屬，是制造高溫合金、硬質合金、磁性合金、精密合金和含鈷化合物的重要原料，廣泛用于航空航天、電機電氣、機械、 化工、陶瓷、通訊和電池等行業；鈷元素一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，由于近年來人類對其開采、冶煉、加工及商業制造活動日益增多，特別是含鈷蓄電池的隨意丟棄，以及作為輻射消毒的同位素Co6°使用不當和泄漏，造成鈷元素以各種化學狀態或化學形態進入大氣、水、土壤中，通過存留、積累和遷移，不但引起了嚴重的環境污染，同時也造成貴重金屬鈷的流失。目前處理含鈷廢液主要方法有采用硫化沉淀法[陳衛平，楊慶山，何碧寧， 等.NdFeB廢料中鈷的回收研究.稀有金屬與硬質合金，2006，34:55-57]、草酸銨沉淀法[譚海翔，胡啟陽，李新海，等.鈷酸鋰廢極片中鈷回收新工藝.電源技術，2007，31 288-230]、鹽酸反相萃取法[帥國權.金川公司鈷的回收.有色冶煉，1995(3) :15-18]等方法，這些處理方法在一定程度上取得了良好的效果，但普遍存在二次污染，特別是當水中的重金屬濃度較低(< 100mg/L)時，不僅去除率較低，而且運行費用較高。目前，尚無吸附鈷離子的相關報道。對含重金屬廢液的處理不僅有利于環境保護，同時也可以做到回收重要的戰略金屬的目的。利用生物吸附處理是一種操作簡單、效果好、投資少、運作費用低、易于管理和環保的方法。
發明內容
針對目前尚無吸附鈷離子的相關報道，特別是沒有菌株Deinococcusmishiensis 在重金屬離子生物處理中的應用。本發明的目的在于提供一種利用耐輻射菌進行重金屬離子生物處理中的應用，特別是本發明提供一種利用耐輻射菌在吸附鈷離子生物處理中的應用。本發明具體提供一種利用耐輻射菌Deinococcus wushiensis CGMCCNo. 1. 8884進行重金屬離子生物處理中應用技術方案。本發明所用的菌株對Hg2+、CU2+、C02+、I^b2+、Cr2+五種離子均具有耐受特性，其中對此2+、Cr2+的耐受濃度最大，分別可達150mg/L和100mg/L ； 對’ Cu2+、Co2+的耐受性次之，可達80mg/L ；對Hg2+的耐受性最低，在30mg/L。本發明所使用的微生物菌株Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884，由新疆農業科學院微生物應用研究所分離篩選，保藏于布達佩斯條約微生物國際保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)。地址北京市朝陽區大屯路，中國科學院微生物研究所，郵編100101，保藏日期為2009年5月12日，菌種保藏號為CGMCC No. 1.8884，生物學分類名稱為Deinococcus wushiensis，其為典型的抗γ輻射菌種。該菌株培養溫度20-35°C，最適培養溫度30°C左右。該菌種生長于TGY培養基表面(蛋白陳5g、 酵母膏3g、葡萄糖2g、瓊脂15g、蒸餾水IL，pH7.幻，經30 、4 !培養，菌落呈橙紅色、小、圓形、邊緣整齊、表面光滑、不透明；細胞圓形、呈二聯或四聯狀。將增殖培養的菌株接種于細菌培養基中，優選TGY液體培養基，180 200rpm、 30°C、培養M 48h ；發酵培養所獲得的培養物經4000rpm離心收集菌體。通過50°C烘干的方法獲得干菌體。將0. Ig干菌體加入pH 5.0、濃度50!^/1的鈷離子溶液中，適當攪拌， 室溫吸附30min，可以達到吸附溶液中鈷的目的，最大吸附率達到84. 5%。通過實施本發明具體的技術指標，可以達到以下有益效果。本發明提供的Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884在重金屬離子吸附中的應用，Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 對 Hg2+、Cu2+、Co2+、Pb2+、Cr2+ 五種離子均具有耐受特性，其中對H^Cr2+的耐受濃度最大，分別可達150mg/L和100mg/L ；對Cu2+、 Co2+的耐受性次之，可達80mg/L ；對Hg2+的耐受性最低，在30mg/L。通過本法可以利用菌體的生長吸附鈷離子，也可以直接使用干菌體吸附，最大吸附能力可達44. 5mg/g干菌體。
圖 1 菌株Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884對不同金屬離子的耐受性。圖 2 菌株 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 在 50mg/L Co2+壓力下生長曲線及吸附特性。圖 3 不同溶液 pH 對 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 干菌體吸附的影響。圖 4 不同濃度 Co2+對 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1.8884 干菌體吸附的影響。圖 5 不同吸附時間對 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 干菌體吸附的影響
具體實施例方式
以下是本發明的具體實施例，但本發明并不局限于此。實施例1 菌株 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 的液體培養將經活化的本發明菌株Deinococcus wushiensis接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養3 后，按2%接種量接種于TGY液體發酵瓶中(裝添量為500ml三角瓶裝80ml TGY液體培養基)，于30°C培養，220rpm振蕩培養 60h。經上述培養后，菌體最大濃度可達到4. 510D/ml (600nm)。培養物經8000rpm、;3min 離心，棄上清，收集菌體，菌體濕重可達5. 2g/L。實施例2 菌株 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 耐重金屬特性將經活化的本發明菌株Deinococcus wushiensis接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養3 后，按2%接種量接種于分別含有不同濃度的Hg2+、Cu2+、Co2+、此2+、Cr2+TGY液體發酵瓶中(裝添量為500ml三角瓶裝80ml TGY液體培養基)，于30°C培養，220rpm振蕩培養72h，觀察菌種的生長情況。結果參見附圖1，由附圖1可以看出本專利菌株Deinococcus wushiensis對多種金屬具有耐受性，其中此2+、 Cr2+的耐受濃度最大(100mg/L)CU2+、Co2+次之(80mg/L)。實施例3 菌株 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 在不同 Co2+濃度下的生長特性將經活化的本發明菌株Deinococcus wushiensis接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養3 后，按2%接種量接種于分別含有O、 20、50、80mg/L Co2+的TGY液體發酵瓶中(裝添量為500ml三角瓶裝80ml TGY液體培養基)，于30°C培養，220rpm振蕩培養120h，并每1 定時取樣測定菌體OD值，觀察菌種的生長情況。結果表明，低濃度的Co2+(< 20mg/L)對菌株Deinococcus wushiensis生長無明顯的抑制，當濃度大于50mg/L后，菌株生長明顯受到抑制(見表1)。參見附圖2。表1不同濃度Co2+對菌株生長的影響
濃度(mg/L)0205080最大 OD ( 600nm)4.514.503.160.51生長時間(h)484872120實施例4 =Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 生長吸附 Co2+ 的特性和效果將經活化的本發明菌株接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養3 后，按2%接種量接種于分別含有50mg/L Co2+的TGY液體發酵瓶中(裝添量為500ml三角瓶裝80ml TGY液體培養基)，于30°C培養，220rpm振蕩培養120h， 并每1 定時取樣測定菌體OD值和發酵液中Co2+含量，結果參見附圖2。由附圖2可以看出菌株Deinococcus wushiensis能在自身生長中有效吸附Co2+，其吸附率為85. 3%。實施例5 菌株 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 干菌體的制備將經活化的本發明菌株Deinococcus wushiensis接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養3 后，按2%接種量接種于TGY液體發酵瓶中(裝添量為500ml三角瓶裝80ml TGY液體培養基)，于30°C培養，220rpm振蕩培養48h。培養物經SOOOrpm Jmin離心，棄上清，收集菌體。菌體經去離子水洗滌3次后，離心收集菌體，置于60°C烘箱烘至恒重后，放入干燥釜中保存待用。實施例6 不同溶液 pH 對 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884 干菌體吸附的影響精確量取濃度為50mg/L的Co2+溶液50ml中，分別使用HCl、NaOH調至pH為3. O、 4. 0,5. 0,6. 0,7. 0后，加入去離子水定容至100ml，并使用酸度計較正后，分別加入干菌體 0. Ig并打散至均勻，室溫振蕩吸附Ih后，取樣離心取上清，并用45um的濾膜抽濾，分析濾液中Co2+濃度，并計算各自的吸附率，參見附圖3。由附圖3可以看Deinococcus wushiensis 干菌體在PH5. 0時吸附量最大。實施例7 不同濃度 Co2+對 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1· 8884 干菌體吸附的影響分別量取IOOmL濃度為25、50、75、100mg/L的Co2+溶液(pH 5. 0)，準確加入 Deinococcus wushiensis干菌體0. IOg并打散至均勻，室溫振蕩吸附Ih后，取樣離心取上清，并用45um的濾膜抽濾，分析濾液中Co2+濃度，并計算各自的吸附率及單位吸附量，結果參見附圖4。由附圖4可以看Deinococcusmishiensis干菌體吸附率隨著濃度的增加而下降，但單位吸附量在濃度大于等于50mg/L時趨于穩定，說明在上述條件下，最佳濃度為 50mg/Lo實施例8 不同吸附時間對 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1.8884 干菌體吸附Co2+的影響分別準確稱取RUV-113干菌體0. IOg,置于濃度為50mg/L的Co2+溶液(pH 6. 5) IOOrnl中，分別室溫振蕩0、10、20、30、40分鐘后取樣離心，取上清并用45um的濾膜抽濾，分析濾液中Co2+濃度，并計算各自的吸附率，參見附圖5。由附圖5可以看出，在上述條件下吸附30min，吸附基本達到平衡，最大吸附率為84. 5%，最達吸附能力為44. 5mg/g干菌體。測定結果如表2所示。表2 Deinococcus wushiensis干菌體對其它金屬離子的咐附效果
權利要求
1.一種耐輻射菌 Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884。
2.一種利用耐輻射菌Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884在重金屬離子吸附中的應用。
3.如權利要求2所述的耐輻射菌Deinococcuswushiensis CGMCC No. 1. 8884在重金屬離子吸附中的應用，其特征在于，所述的耐輻射菌Deinococcusmishiensis CGMCC No. 1.8884接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養 3 后，按2%接種量接種于分別含有不同濃度的Hg2+、Cu2+、Co2+、Pb2\ Cr2+TGY液體發酵培養基中，于30°C培養，220rpm振蕩培養72h。
4.一種如權利要求2所述的耐輻射菌Deinococcus wushiensis CGMCCNo. 1. 8884在重金屬離子吸附中的應用，其特征在于，所述的耐輻射菌Deinococcus wushiensis CGMCC No. 1. 8884在吸附Co2+中的應用。
5.如權利要求4所述的耐輻射菌Deinococcuswushiensis CGMCC No. 1. 8884在重金屬離子吸附中的應用，其特征在于，所述的耐輻射菌Deinococcusmishiensis CGMCC No. 1. 8884在吸附Co2+中的應用，將耐輻射菌Deinococcuswushiensis CGMCC No. 1. 8884接種于裝有5ml TGY液體培養基的種子試管中，于30°C培養，200rpm振蕩培養3 后，按2% 接種量接種于大于50mg/L Co2+的TGY液體培養基，于30°C培養，220rpm振蕩培養120h。
全文摘要
本發明公開一種利用耐輻射菌Deinococcus wushiensis CGMCC No.1.8884及其在重金屬離子生物處理中應用。通過菌株Deinococcus wushiensis CGMCCNo.1.8884接種于裝有5ml TGY液體培養基中，于30℃培養，200rpm振蕩培養36h后，按2％接種培養，對Hg2+、Cu2+、Co2+、Pb2+、Cr2+五種離子均具有耐受特性，其中對Pb2+、Cr2+的耐受性分別可達150mg/L和100mg/L；對Cu2+、Co2+的耐受性可達80mg/L。本發明廣泛應用于對含重金屬廢液的環保處理領域。
文檔編號C12R1/01GK102229896SQ20101016666
公開日2011年11月2日 申請日期2010年5月10日 優先權日2010年5月10日
發明者唐琦勇, 張志東, 王瑋, 茆軍 申請人:新疆農業科學院微生物應用研究所