專利名稱：一種用于吸附金屬離子的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水體中金屬離子吸附材料的制備方法，具體說是將細(xì)菌、麩皮進(jìn) 行復(fù)合，制備成顆粒料的制備方法。所制備的顆粒料主要應(yīng)用于地下水高濃度鐵錳離子的 處理，降低地下水中的鐵錳離子濃度，達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
隨著微生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，越來越多的功能菌被人們發(fā)現(xiàn)利用。從特定地區(qū) 分離純化的細(xì)菌具有某種特殊的能力，如在某一礦區(qū)中生存的微生物往往對這一礦區(qū)含量 高的金屬具有較高的抗性，能夠通過某種機(jī)制積累或通過化學(xué)作用沉淀特殊的金屬。此外， 在自然界中，微生物之間彼此相互制約、互相影響，不同細(xì)菌之間可能涉及以共代謝為基礎(chǔ) 的協(xié)同作用，相互提供生長因子和能量、降解對方的代謝抑制物、平衡PH值、維持適當(dāng)?shù)难?化還原電位、消除中間產(chǎn)物等。許多研究結(jié)果表明混合菌的適應(yīng)能力較單一菌種強(qiáng)，混合菌 間的互補(bǔ)作用使氧化作用比單一菌強(qiáng)。雖然每種細(xì)菌都有一定的生長規(guī)律，但一般而言，細(xì) 菌與其它菌共生時(shí)，生長發(fā)育較其單獨(dú)生長時(shí)好很多，生長適應(yīng)期也更短。生物除鐵除錳濾 層本身就是一個(gè)以鐵錳細(xì)菌為核心的復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，目前關(guān)于地下水生物除鐵除錳的 研究主要著眼于單一種微生物，很少對有著共同功能的菌與菌之間可能存在的協(xié)同作用加 以關(guān)注。作為農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物的麩皮，來源廣泛，廉價(jià)易得，含有豐富的粗纖維、木質(zhì)素和粗 蛋白等有機(jī)成分，可作為細(xì)菌繁殖生長的營養(yǎng)提供。同時(shí)，由于麩皮的細(xì)胞壁上還含有大量 的羥基、羧基以及一些醛、酮、醇、酯，這些官能團(tuán)能夠與金屬離子的表面發(fā)生絡(luò)合作用，結(jié) 合重金屬離子。麩皮被作為金屬離子的吸附材料已有應(yīng)用，但將麩皮與微生物復(fù)合制備顆 粒材料，利用其營養(yǎng)和吸附性能，用于地下水金屬離子的吸附方面的研究還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能高效降低地下水中鐵錳離子濃度的細(xì)菌-麩皮復(fù)合 顆粒料的制備方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是1、復(fù)合菌菌液的制備改良的JFM II培養(yǎng)基(IOOOmL)配方NH4NO3 0. 5g, NaNO3 0. 5g, K2HPO4 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 5g, CaCl2 0. 2g,檸檬酸 2g， 檸檬酸三鈉8g,檸檬酸鐵銨0.013g,溶解后，調(diào)節(jié)pH 6. 8 7. 2，121°C滅菌20min備用。分別將假單胞菌G^seudomonas sp.)和不動(dòng)桿菌(Acinetobacter sp.)斜面培養(yǎng) 物移接1環(huán)于種子瓶中，于26°C，130r/min培養(yǎng)Mh，得到對數(shù)生長期種子液，種子液接種到 改良的JFMII培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)40h后，將假單胞菌菌液和不動(dòng)桿菌菌液濃縮至細(xì)菌濃度 OD6tltlnm約2.0，按假單胞菌菌液和不動(dòng)桿菌菌液的體積(L)比1 3的比例配制復(fù)合細(xì)菌菌液。2、細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備將麩皮高溫滅菌，按每kg麩皮添加30ml 65ml復(fù)合細(xì)菌菌液的比例，加入復(fù)合 細(xì)菌菌液，初步混勻，再按每kg麩皮添加0. 045kg 0. 065kg的比例加入羧甲基纖維素 (CMC)，攪拌，使液體和固態(tài)細(xì)粉末密切且充分接觸，造粒機(jī)造粒，根據(jù)使用的要求，粒徑控 制在1. 5mm 2. 5mm之間，自然風(fēng)干，即制備成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料。本發(fā)明采用吸附效果好且營養(yǎng)成分豐富的麩皮為復(fù)合顆粒料輔料，比表面積大， 保水保濕性好，易保存；選用假單胞菌O^seudomonas sp)和不動(dòng)桿菌(AcinetcAacter sp.)混合，發(fā)揮其協(xié)同作用；CMC無生物毒害，且不產(chǎn)生二次污染，制備過程條件溫和，CMC 提高了顆粒材料的機(jī)械強(qiáng)度，制備出的材料具有較好的生物相容性和一定的機(jī)械抗壓能 力。該顆粒材料主要的用途是具有良好的鐵錳去除能力，用于水處理過濾中地下水中的鐵 錳離子的生物治理。此外，在水處理金屬離子的工程應(yīng)用中，通常濾柱達(dá)到成熟期，即能夠 穩(wěn)定降低金屬離子濃度至少需要2 3個(gè)月，該顆粒料可以降低濾柱的成熟期，使成熟期縮 短至1個(gè)月。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11、復(fù)合菌菌液的制備原料假單胞菌(Pseudomonas sp.)，不動(dòng)桿菌(Acinetobacter sp.)，購自中國工 業(yè)微生物菌種保藏管理中心；麩皮，購自福建福州閩侯縣建平村。配制改良的JFMII 培養(yǎng)基(IOOOmL) =NH4NO3L 0g, NaNO3L 0g, K2HPO4L Og, MgSO4 ·7Η20 1. 0g, CaCl2O. 4g，檸檬酸4. Og,檸檬酸三鈉8. Og,檸檬酸鐵銨0. 026g,加水溶解 后，調(diào)節(jié)pH至7. 2，121 °C滅菌20min。(1)分別將具有假單胞菌和不動(dòng)桿菌斜面培養(yǎng)物移接1環(huán)于種子瓶中，于^rc， 130r/min培養(yǎng)Mh，得到對數(shù)生長期種子液，種子液再分別接種到5立升培養(yǎng)罐中進(jìn)行擴(kuò)大 培養(yǎng)。培養(yǎng)40h后，將擴(kuò)大培養(yǎng)的假單胞菌和不動(dòng)桿菌菌液濃縮至細(xì)菌濃度OD6tltlnm約2. 0， 按假單胞菌菌液和不動(dòng)桿菌菌液的體積(L)比1 3的比例配制復(fù)合細(xì)菌菌液。2、細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備取IOkg的麩皮進(jìn)行高溫滅菌，按每kg麩皮添加30ml復(fù)合細(xì)菌菌液的比例，加入 復(fù)合細(xì)菌菌液300ml，混勻。再按每kg麩皮添加0. 06kg的比例加入0. 6kg的CMC，攪拌， 使液體和固態(tài)細(xì)粉末密切且充分混勻，攪拌造粒，粒徑控制在1. 5mm,自然風(fēng)干，即制備成細(xì) 菌-麩皮復(fù)合顆粒料。將上述制備的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料裝入50mL —定濃度鐵錳離子溶液的搖瓶 中，于^°C，130r/min搖床培養(yǎng)，12h后，檢測鐵離子的濃度由處理前的22. 89mg/L下降至 6. 68mg/L，錳離子的濃度由處理前的0. 88mg/L下降至0. 37mg/L，去除率分別為70. 82%和 57. 95%。實(shí)施例21、復(fù)合菌菌液的制備原料同實(shí)施例1。
配制改良的JFM II 培養(yǎng)基(IOOOmL) =NH4NO3L 0g, NaNO3L 0g, K2HPO4L Og, MgSO4 ·7Η20 1. 0g, CaCl2O. 4g，檸檬酸4. Og,檸檬酸三鈉8. Og,檸檬酸鐵銨0. 026g,加水溶解 后，調(diào)節(jié)pH至7. 2，121 °C滅菌20min。(1)分別將假單胞菌和不動(dòng)桿菌斜面培養(yǎng)物移接1環(huán)于種子瓶中，于^°C，130r/ min培養(yǎng)Mh，得到對數(shù)生長期種子液，種子液再分別接種到5立升培養(yǎng)罐中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。 培養(yǎng)40h后，將擴(kuò)大培養(yǎng)的假單胞菌和不動(dòng)桿菌菌液濃縮至細(xì)菌濃度OD6tltlnm約2. 0，按假單 胞菌菌液和不動(dòng)桿菌菌液的體積(L)比1 3的比例配制復(fù)合細(xì)菌菌液。2、細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備取IOkg的麩皮進(jìn)行高溫滅菌，按每kg麩皮添加30ml復(fù)合細(xì)菌菌液的比例，加入 復(fù)合細(xì)菌菌液300ml，初步混勻，再按每kg麩皮添加0. 05kg的比例加入0. 5kg的羧甲基纖 維素CMC，攪拌，使液體和固態(tài)細(xì)粉末密切且充分混勻，攪拌造粒，粒徑控制在2. Omm,自然 風(fēng)干，即制備成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料。將上述制備的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料裝入50mL —定濃度鐵錳離子溶液的搖瓶 中，于沈°C，130r/min搖床培養(yǎng)，24h后，檢測鐵離子的濃度由處理前的22. 89mg/L下降 至3. iaiig/L，錳離子的濃度由處理前的0. 88下降至0. 3aiig/L，去除率分別為86. 37%和 63. 64%。實(shí)施例31、復(fù)合菌菌液的制備原料同實(shí)施例1。配制改良的JFM II 培養(yǎng)基(IOOOmL) =NH4NO3L 0g, NaNO3L 0g, K2HPO4L Og, MgSO4 ·7Η20 1. 0g, CaCl2O. 4g，檸檬酸4. Og,檸檬酸三鈉8. Og,檸檬酸鐵銨0. 026g,加水溶解 后，調(diào)節(jié)pH至7. 2，121 °C滅菌20min。(1)分別將假單胞菌和不動(dòng)桿菌斜面培養(yǎng)物移接1環(huán)于種子瓶中，于^°C，130r/ min培養(yǎng)Mh，得到對數(shù)生長期種子液，種子液再分別接種到5立升培養(yǎng)罐中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。 培養(yǎng)40h后，將擴(kuò)大培養(yǎng)的假單胞菌和不動(dòng)桿菌菌液濃縮至細(xì)菌濃度OD6tltlnm約2. 0，按假單 胞菌菌液和不動(dòng)桿菌菌液的體積(L)比1 3的比例配制復(fù)合細(xì)菌菌液。2、細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備復(fù)合菌劑顆粒材料的制備取IOkg的麩皮進(jìn)行高溫滅菌，按每kg麩皮添加50ml復(fù)合細(xì)菌菌液的比例，加入 復(fù)合細(xì)菌菌液500ml，初步混勻，再按每kg麩皮添加0. 045kg的比例加入0. 45kg的CMC，攪 拌，使液體和固態(tài)細(xì)粉末密切且充分混勻，攪拌造粒，粒徑控制在2. 5mm,自然風(fēng)干，即制備 成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料。將上述制備的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料裝入玻璃柱中，以110ml/h的流量對富含鐵 錳的地下水進(jìn)行過濾處理。在濾料的吸附作用達(dá)到飽和后的第30天，經(jīng)檢測，鐵離子的濃 度由處理前的98. 73mg/L下降至4. 27mg/L，錳離子的濃度由處理前的38. 12mg/L下降至 2. 19mg/L，去除率分別為 95. 68% 和 94. 25%。
權(quán)利要求
1.一種用于吸附金屬離子的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備方法，首先是利用改良的改 良的JFM II培養(yǎng)基，制備復(fù)合菌的菌液，而后再制備成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料，其特征是1)改良的JFMII培養(yǎng)基，以IOOOmL計(jì)，其配方NH4NO3 0. 5g，NaNO3 0. 5g，K2HPO4 0. 5g，MgSO4 · 7H20 0. 5g，CaCl2 0. 2g，檸檬酸 2g，檸檬 酸三鈉8g，檸檬酸鐵銨0. 013g ；pH 6. 8 7. 2，121°C滅菌；2)細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備將麩皮高溫滅菌，加入復(fù)合細(xì)菌菌液，初步混勻，再加入羧甲基纖維素，攪拌，造粒機(jī)造 粒，自然風(fēng)干即制備成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸附金屬離子的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備方 法，其特征是加入的復(fù)合細(xì)菌菌液的量為每kg麩皮添加30ml 65ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸附金屬離子的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備方 法，其特征是加入的羧甲基纖維素的量為每kg麩皮添加0. 045kg 0. 065kgo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于吸附金屬離子的細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料的制備方 法，其特征是所述的造粒，其粒徑控制在1. 5mm 2. 5mm之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水體中金屬離子吸附材料的制備方法，具體說是利用改良的改良的JFM II培養(yǎng)基，制備復(fù)合菌的菌液，而后再制備成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料，其特征是1)改良的JFMII培養(yǎng)基，其配方為NH4NO3 0.5g，NaNO3 0.5g，K2HPO4 0.5g，MgSO4·7H2O 0.5g，CaCl2 0.2g，檸檬酸2g，檸檬酸三鈉8g，檸檬酸鐵銨0.013g；2)將麩皮高溫滅菌，加入復(fù)合細(xì)菌菌液，初步混勻，再加入羧甲基纖維素，攪拌，造粒機(jī)造粒，自然風(fēng)干即制備成細(xì)菌-麩皮復(fù)合顆粒料。本發(fā)明采用吸附效果好且營養(yǎng)成分豐富的麩皮為復(fù)合顆粒料輔料，比表面積大，保水保濕性好，易保存；選用CMC無生物毒害，且不產(chǎn)生二次污染；制備的顆粒材料具有良好的鐵錳去除能力，用于水處理過濾中地下水中高濃度鐵錳離子的生物治理，達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102078799SQ201010244019
公開日2011年6月1日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者李敏, 游亞平, 許旭萍, 陳麗芳, 陳登龍 申請人:福建師范大學(xué)