專利名稱：一種提高細(xì)菌重金屬吸附能力的修飾方法、吸附劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重金屬水體污染修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種在細(xì)菌菌體表面修復(fù)官能團(tuán)的方法，將修飾后的菌體制備成的細(xì)菌吸附劑能夠快速、高效地去除水體中重金屬。
背景技術(shù)：
眾所周知，水資源是生物生存最重要的資源之一，然而，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，水污染愈發(fā)嚴(yán)重。其中，重金屬污染是水污染最嚴(yán)重的問題之一。重金屬水污染主要來源于各種各樣的工業(yè)廢水廢棄物的排放，例如采礦業(yè)、冶金業(yè)、冶煉業(yè)、電鍍、以及陶瓷、電器、農(nóng)藥生產(chǎn)等，在這些工業(yè)生產(chǎn)過程中向水體排放了大量以不同化合物形式存在的鉛、鎘、銅、鉻、鎳、汞等有毒有害重金屬物質(zhì)。處理水重金屬污染主要包括化學(xué)、物理、生物技術(shù)。一些比 較傳統(tǒng)的處理方法例如化學(xué)沉淀、離子交換、膜技術(shù)、電化學(xué)處理、活性炭吸附等，但這些方法在處理過程中存在著產(chǎn)生對較低濃度處理無效如化學(xué)沉淀法、費(fèi)用過高如膜技術(shù)以及活性炭吸附等等缺陷。近年來，利用生物材料處理重金屬污染受到了極大的關(guān)注，其中一個(gè)重要的方法是生物吸附法。利用微生物材料作為重金屬吸附劑具有來源豐富、成本低、操作簡便、快速、吸附效果好、能重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。生物吸附法的一個(gè)重要挑戰(zhàn)就是尋找能夠高效處理污染并且費(fèi)用低廉的生物材料，另外一個(gè)就是利用化學(xué)處理或修飾方法處理生物表面，增強(qiáng)其吸附效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新的在植物內(nèi)生細(xì)菌表面修飾官能團(tuán)的方法以及由該方法制備得到的吸附劑和該吸附劑的應(yīng)用方法，該吸附劑能夠有效提高植物內(nèi)生菌對重金屬污染廢水中Cd2+、Cu2+、Pb2+的處理效果。本發(fā)明操作簡單、經(jīng)濟(jì)、安全，并能有效處理重金屬污染廢水。一種提高細(xì)菌重金屬吸附能力的修飾方法，包括以下步驟配制聚烯丙基胺鹽酸鹽的溶液，調(diào)節(jié)其PH為堿性，將細(xì)菌凍干粉加入到聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液中，攪拌后加入戊二醛，繼續(xù)攪拌，從而完成對細(xì)菌的表面修飾，所述的細(xì)菌為植物內(nèi)生菌P s e u d ο mo n a ssp. LK9，保藏編號為 CCTCC M 2012302。上述方法中修飾前，將植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9用LB培養(yǎng)基富集培養(yǎng)12h，離心，用去離子水洗滌2次，用冷凍干燥器凍干至恒重，得細(xì)菌凍干粉。所述聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液濃度為5g/L，調(diào)節(jié)其pH為9-12。上述植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9凍干粉加入量為IOg每升聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液。上述方法中加入戊二醛，使之在溶液中的質(zhì)量濃度保持在O. 259Γ0. 375%之間。上述方法中加入戊二醛之前和之后的攪拌時(shí)間至少為2h。
一種吸附重金屬的微生物吸附劑，是將上述的方法修飾得到的產(chǎn)物冷凍干燥至恒重制備而成的。上述的吸附重金屬的微生物吸附劑處理重金屬污染廢水時(shí)，廢水的pH值為2-7。具體是首先調(diào)節(jié)重金屬污染廢水pH，往重金屬污染廢水中投加所述的微生物吸附齊U，震蕩后過濾或沉淀收集吸附劑，完成對重金屬污染廢水的處理。處理廢水中重金屬Cu2+和/或Pb2+時(shí)，廢水pH值優(yōu)選為5-6，處理Cd2+時(shí)，廢水pH值優(yōu)選為6-7。所述的微生物吸附劑劑量為lg/L重金屬廢水；微生物吸附劑的吸附時(shí)間為5-120min。優(yōu)選為 30_60min。本發(fā)明所述的植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9，保藏編號為CCTCC M 2012302 ; 并已申請專利，申請?zhí)枮?201210295180. I。本發(fā)明的原理及優(yōu)勢為利用戊二醛作為交聯(lián)劑，將聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAA/HCl)連接到微生物材料植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9表面上，使其表面帶有大量的氨基官能團(tuán)，從而大大提高其去除重金屬能力。與傳統(tǒng)的吸附劑相比，本發(fā)明的微生物吸附劑具有修飾方法簡單，操作簡便，對重金屬去除效果突出、快速、能重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為不同戊二醛濃度對PAA修飾LK9效果的影響；圖2為本發(fā)明吸附劑分別對重金屬Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附量與時(shí)間的關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明吸附劑與無修飾LK9吸附劑吸附不同濃度重金屬Pb2+效果對比圖；圖4為本發(fā)明吸附劑與無修飾LK9吸附劑吸附重金屬Cd2+效果對比圖；圖5為本發(fā)明吸附劑與無修飾LK9吸附劑吸附重金屬Cu2+效果對比圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實(shí)施例II、本發(fā)明吸附劑的制備(I)準(zhǔn)備未修飾植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9菌體首先用LB培養(yǎng)基大量培養(yǎng)植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK912h，離心收集菌體，用去離子水洗漆2-3次,用冷凍干燥法獲得植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9凍干粉。(2)修飾內(nèi)生菌 Pseudomonas sp. LK9 菌體首先探討了戊二醛濃度對PAA修飾LK9效果的影響配制5g/L PAA/HC1溶液，調(diào)節(jié)其pH為9-12,將植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9凍干粉按照IOg每升聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液加入到PAA/HC1堿性溶液中，攪拌2h，加入不同體積25%的戊二醛，使其戊二醛含量為0. 25%,0. 375%,0. 5%、1%、I. 5%、2%，繼續(xù)攪拌2h，去離子水洗滌2次，冷凍干燥至恒重。將用不同量戊二醛處理的吸附劑用于吸附180mg/L的重金屬Pb2+溶液。由此實(shí)驗(yàn)得出最優(yōu)戊二醛濃度為0. 25%-0. 375%，戊二醛濃度超過0. 375%其修飾后產(chǎn)物對重金屬的吸附效果下降(見附圖I)。2、吸附劑及未修飾LK9對重金屬Cd2+、Cu2+、Pb2+的吸附實(shí)驗(yàn)
首先分別調(diào)節(jié)含Cd2+、Cu2+、Pb2+重金屬污染廢水pH，往重金屬污染廢水投加本發(fā)明生物吸附劑或未修飾LK9，劑量為lg/L，震蕩5-120min，后過濾或沉淀收集吸附劑，完成對重金屬污染廢水的處理。本發(fā)明技術(shù)方案中最佳pH、最佳吸附時(shí)間是通過以下實(shí)驗(yàn)，于實(shí)驗(yàn)室模擬廢水做吸附實(shí)驗(yàn)確定的。(1)ρΗ對本發(fā)明吸附劑吸附重金屬Cd2+、Cu2+、Pb2+的影響分別配制濃度為100mg/L 的 Pb2+、Cd2+、Cu2+ 溶液，用 O. IM 的 HNO3 和 O. IM 的 NaOH調(diào)節(jié)PH為2 7。將菌劑量為lg/L 的本發(fā)明吸附劑分別加入重金屬Pb2+、Cd2+、Cu2+溶液中，在26°C，150rpm條件下吸附O. 5h，然后離心，取上清液稀釋一定倍數(shù)，酸化至一定酸度，定容，然后用原子吸收光譜儀測定吸附后模擬廢水中Pb2+、Cd2+、Cu2+的濃度。由此實(shí)驗(yàn)得Cu2+、Pb2+廢水最優(yōu)吸附pH為5-6，Cd2+廢水的最優(yōu)吸附為6-7，由表I可明顯看出，其中，在pH為6時(shí)，對100mg/L Pb2+去除率更是達(dá)到99. 9%，這對于處理濃度低于100mg/L重金屬溶液有非常顯著的效果，完全克服了化學(xué)沉淀法對低濃度重金屬廢水無效的缺陷。表I本發(fā)明吸附劑在不同pH條件下，100mg/L Pb2+、Cd2+、Cu2+的去除率
權(quán)利要求
1.一種提高細(xì)菌重金屬吸附能力的修飾方法，其特征在于，包括以下步驟配制聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液，調(diào)節(jié)其PH為堿性，將細(xì)菌凍干粉加入到聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液中，攪拌后加入戊二醛，繼續(xù)攪拌，從而完成對細(xì)菌的表面修飾，所述的細(xì)菌為植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp. LK9，保藏編號為 CCTCC M 2012302。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，修飾前，將植物內(nèi)生菌Pseudomonassp.LK9用LB培養(yǎng)基富集培養(yǎng)12h，離心，用去離子水洗滌2次，用冷凍干燥器凍干至恒重，得細(xì)菌凍干粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液濃度為5g/L，調(diào)節(jié)其pH為9-12。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，植物內(nèi)生菌Pseudomonassp. LK9凍干粉加入量為IOg每升聚烯丙基胺鹽酸鹽溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，加入戊二醛，使之在溶液中的質(zhì)量濃度保持在0. 25% 0. 375%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，加入戊二醛之前和之后的攪拌時(shí)間至少為2h。
7.一種吸附重金屬的微生物吸附劑，其特征在于，是將權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法修飾得到的產(chǎn)物冷凍干燥至恒重制備而成的。
8.權(quán)利要求7所述的吸附重金屬的微生物吸附劑的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的微生物吸附劑處理重金屬污染廢水時(shí)，廢水的PH值為2-7。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用方法，其特征在于，處理廢水中重金屬Cu2+和/或Pb2+時(shí)，廢水PH值為5-6，處理Cd2+時(shí)，廢水pH值為6-7。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的微生物吸附劑劑量為lg/L重金屬廢水；微生物吸附劑的吸附時(shí)間為5-120min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高細(xì)菌重金屬吸附能力的修飾方法、吸附劑及其應(yīng)用。該方法采用戊二醛作為交聯(lián)劑，將聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAA/HCl)連接到植物內(nèi)生菌Pseudomonas sp.LK9菌體表面上，使其表面帶有大量的氨基，從而提高其對重金屬吸附效果。得到的吸附劑對重金屬Pb2+、Cd2+、Cu2+的最大吸附量分別為269.9mg/g、145.0mg/g和148.0mg/g，比未修飾的LK9吸附劑分別增加了192.98mg/g、121.85mg/g和128.35mg/g。本發(fā)明具有方法簡單，操作簡便，吸附效果顯著、快速，環(huán)保等特點(diǎn)，在重金屬污染水處理方面具有很大的應(yīng)用潛力。
文檔編號C12N1/20GK102965312SQ201210466119
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者羅勝聯(lián), 李曉潔, 陳亮, 萬勇, 陳覺梁, 劉承斌 申請人:湖南大學(xué)