一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法技术

本发明专利技术公开了一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，属于污染物生物处理技术领域。向含Cr(Ⅵ)的基础离子培养基中加入0.1–1.5g/L的黄铁矿，转移至血清瓶中，向其中加入异化铁还原菌，然后置于160‑220rpm，25‑35℃恒温摇床中避光反应40–60h。黄铁矿在中性条件下被钝化，对Cr(Ⅵ)基本没有还原处理效果，异化铁还原菌单独处理Cr(Ⅵ)的处理效果也不好，但联用异化铁还原菌与黄铁矿还原Cr(Ⅵ)时，Cr(Ⅵ)的还原率明显提升，比单独使用异化铁还原菌还原Cr(Ⅵ)高2–5倍。黄铁矿与异化铁还原菌来源广泛易得，是一个处理铬污染的成本低、效率高，且易于推广的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法
本专利技术属于污染物生物处理
，具体涉及一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法。
技术介绍
许多工业生产如不锈钢、皮革、电镀等广泛使用铬并产生大量含铬废水，如果处理不当，将对环境造成巨大污染，且对人类健康带来威胁。铬元素的常见价态为Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)。Cr(Ⅵ)在水中可溶性好，毒性强，被美国环境保护局列为重要污染物。而Cr(Ⅲ)可形成沉淀，热力学性质好，毒性低，因而常用的处理铬污染的方式为将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)。异化金属还原菌在厌氧条件下利用高价可变价金属为电子受体进行呼吸，具有良好的高价污染重金属治理前景。黄铁矿来源广泛易得，其所具有的Fe(Ⅱ)及S-离子对Cr(Ⅵ)有一定的还原能力，但是其在中性条件下被钝化，不能发挥其效果。联用异化金属还原菌与黄铁矿，异化金属还原菌所产生的电子可以活化黄铁矿，形成铁循环及硫循环，对Cr(Ⅵ)进行还原，效率相较单独使用异化金属还原菌还原Cr(Ⅵ)提高了2–5倍。本专利技术中所使用的黄铁矿与异化铁还原菌来源广泛易得，将这两者利用起来处理铬污染，是一个处理铬污染的成本低、效率高，且易于推广的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是对现有相关技术的补充，提供一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，包括以下步骤：(1)异化铁还原菌的培养与富集：将异化铁还原菌接入LB液体培养基中培养至对数生长期，对培养液进行离心、两次洗涤与再悬浮，获得菌悬液;(2)将步骤(1)中获得的菌悬液在厌氧操作箱中接入100mL基础离子培养基，并向其中投加电子供体、黄铁矿以及Cr(Ⅵ)溶液;(3)在不同时间间隔取培养液进行过滤分离、检测;上述方法步骤(1)中两次洗涤与再悬浮中所用的缓冲液为碳酸氢盐缓冲液、PIPES缓冲液或HEPES缓冲液;上述方法步骤中所用的LB培养基、基础离子培养基以及缓冲液的pH值均为6.5–7.5;上述方法步骤(2)中菌悬液加入基础培养基后的终浓度为1×108-6×108个/mL;上述方法步骤(2)中电子供体包括乳酸、乳糖、甲酸和蔗糖，终浓度为16-30mM;上述方法步骤(2)中含铁硫化矿的粒度为＞325目(44μm)，紫外照射灭菌后加入培养基;上述方法步骤(2)中Cr(Ⅵ)的投加浓度为＜55mg/L;上述方法步骤(3)中根据反应速度而定，间隔0.5–8h取反应液，过滤方法为0.22μm滤膜过滤。本专利技术黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，具体包括以下步骤：(1)异化铁还原菌的驯化和培养：将异化铁还原菌接入LB液体培养基(10g/L胰蛋白胨,5g/L酵母提取物,10g/LNaCl)中进行富集培养，培养初始pH7，温度30℃，摇床转速170-200rpm。培养至对数生长期，收集培养液在6000rpm，8min，20℃条件下进行离心收集。用碳酸氢盐缓冲液(2.5g/LNaHCO3，2.5g/LNaCl，pH7)对收集的菌体进行两次洗涤，后将菌体悬浮于缓冲液中获得菌悬液;(2)在无氧条件下将步骤(1)中菌悬液加入基础离子培养基中。基础离子培养基的组成如下：1.2g/L(NH4)2SO4,1g/LK2HPO4,0.4g/LKH2PO4,0.17g/LNaHCO3,0.25g/LMgSO4•7H2O,0.072g/LCaCl2•2H2O,以及微量元素：1mg/LFeSO4•7H2O,0.2mg/LMnCO3,1mg/LCoCl2•6H2O,0.28mg/LZnCl2,3.5mg/LH3BO3,1mg/LNiCl2•6H2O,0.05mg/LCuSO4•5H2O,22mg/LNa2-EDTA。体系中的菌株终浓度为4×108个/mL。并在无氧条件下向体系中加入乳酸钠、含铁硫化矿以及Cr(Ⅵ)溶液，体系中黄铁矿的含固率为0.01﹪-0.1﹪，Cr(Ⅵ)的投加浓度为＜55mg/L;(3)在不同时间间隔取反应液，使用0.22μm滤膜进行过滤分离，对分离所获得的反应液进行Cr(Ⅵ)含量的检测。本专利技术的优势如下：本专利技术公开的一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法具有以下优点：本专利技术中所使用的异化金属还原菌与黄铁矿来源广泛易得，将这两者利用起来处理铬污染，是一个处理铬污染的成本低、效率高，且易于推广的方法。附图说明图1为本专利技术中希瓦氏菌在黄铁矿协助下，对初始浓度为15.6mg/LCr(Ⅵ)的还原效果图;图2为本专利技术中希瓦氏菌在黄铁矿协助下，对初始浓度为26mg/LCr(Ⅵ)的还原效果图;图3为本专利技术中希瓦氏菌在黄铁矿协助下，对初始浓度为36mg/LCr(Ⅵ)的还原效果图;图4为本专利技术中希瓦氏菌在黄铁矿协助下，对初始浓度为50mg/LCr(Ⅵ)的还原效果图;图5为本专利技术中希瓦氏菌在1g/L以及0.1g/L的黄铁矿协助下，对26mg/LCr(Ⅵ)还原效果图;图6为本专利技术中希瓦氏菌在0.1g/L的黄铁矿协助下，对铬渣土壤的铬还原效果图。具体实施方式以下实施例或实施方式旨在进一步说明本专利技术，而不是对本专利技术的限定。以下实施例1、2、3均以人工配制的1000mg/L重铬酸钾溶液进行处理。实施例1：本实例所述方法主要包括以下步骤：(1)将ShewanellaoneidensisMR-1接入LB液体培养基中进行富集培养，培养初始pH7，温度30℃，摇床转速170rpm。培养12h后至对数生长期，收集培养液在6000rpm，8min，20℃条件下进行离心收集。用碳酸氢盐缓冲液对收集的菌体进行两次洗涤，后将菌体悬浮于缓冲液中获得菌悬液;(2)在厌氧操作箱中将步骤(1)中菌悬液加入100mL基础培养基，体系中的菌株终浓度为4×108个/mL。并在厌氧操作箱中向体系中加入20mM乳酸钠、0.01g黄铁矿，并分别投加不同浓度的Cr(Ⅵ)溶液(15.6、25、36、50mg/L)。同时设置空白对照组：基础培养基+Cr(Ⅵ)溶液；生物对照组：基础培养基+ShewanellaoneidensisMR-1+Cr(Ⅵ)溶液；化学对照组：基础培养基+黄铁矿+Cr(Ⅵ)溶液。体系置于血清瓶中进行厌氧处理，厌氧瓶置于30℃、200rpm摇床中培养;(3)在不同的时间间隔取出0.5mL培养液，用0.22μm滤膜进行过滤分离，对分离所获得的培养液进行Cr(Ⅵ)含量的检测，检测结果如图1-4所示;(4)结果：在中性条件下，黄铁矿被钝化，无还原Cr(Ⅵ)的作用。但ShewanellaoneidensisMR-1释放的电子可活化黄铁矿，在矿物表面形成Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)循环以及硫元素循环来促进Cr(Ⅵ)的还原，该体系中，还铁矿充当电子穿梭载体，促进Cr(Ⅵ)的还原，还原速率远高于单独使用ShewanellaoneidensisMR-1除铬效率，在四个铬浓度梯度试验中该结论都得到了证实。实施例2：本实例所述方法主要包括以下步骤：(1)将ShewanellaoneidensisMR-1接入LB液体培养基中进行富集培养，培养初始pH7，温度30℃，摇床转速170rpm。培养12h后至对数生长期，收集培养液在6000rpm，8min，20℃条件下进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1) 异化铁还原菌的培养与富集：将异化铁还原菌接入LB液体培养基中培养至对数生长期，收集菌体，获得菌悬液;(2) 将步骤(1)中获得的菌悬液在厌氧操作箱中接至基础离子培养基，并向其中投加电子供体、黄铁矿以及Cr(Ⅵ)溶液;(3) 在不同时间间隔取培养液进行过滤分离、检测。

【技术特征摘要】
1.一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)异化铁还原菌的培养与富集：将异化铁还原菌接入LB液体培养基中培养至对数生长期，收集菌体，获得菌悬液;(2)将步骤(1)中获得的菌悬液在厌氧操作箱中接至基础离子培养基，并向其中投加电子供体、黄铁矿以及Cr(Ⅵ)溶液;(3)在不同时间间隔取培养液进行过滤分离、检测。2.根据权利要求1所述的一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，其特征在于，步骤(1)中收集菌体所用的缓冲液为碳酸氢盐缓冲液、PIPES缓冲液或HEPES缓冲液。3.根据权利要求1或2所述的一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还原铬的方法，其特征在于，所用的LB培养基、基础离子培养基以及缓冲液的pH值均为6.5-7.5。4.根据权利要求1所述的一种黄铁矿作为电子穿梭载体促进异化铁还原菌还...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建裕，章可，甘敏，王旭，朱敬磊，刘梦飞，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43